NASA Hubble, Yıldız Kümesinin Kayıp Kara Deliklerinin İlkini Keşfetti

Masif küresel yıldız kümesi Omega Centauri onlarca yıldır gökbilimcilerin kafasını karıştırıyor. Patlayan yıldızların geride bıraktığı kara deliklerle dolu olması gerekir, ancak bunlara dair kanıtlar azdır. Gökbilimciler artık NASA’nın arşiv verilerini kullanıyor Hubble Uzay Teleskobu ve NASA’nın destekleyici gözlemleri James Webb Uzay Teleskobu nihayet ilk yerlerini tespit ettiler yıldız kütleli kara delik bu kümede. Bu kayıp kara delik popülasyonunun ilkini keşfetmek, Omega Centauri gibi ortamlarda kara delik oluşumuna ilişkin mevcut teorilerin geliştirilmesine yardımcı olacaktır. Ekibin bulguları Pazartesi günü yayınlandı. Astrofizik Günlük Mektupları.

Omega Centauri, yerçekimsel olarak bağlı 10 milyon yıldızdan oluşur. Her ne kadar astronomi camiası daha önce Hubble’da bir orta kütleli kara delik Merkezinde gizlenen modeller, bu yıldız kümesinin aynı zamanda yaklaşık 10.000 daha küçük, yıldız kütleli kara delik içermesi gerektiğini öne sürüyor. Bu dikkate değer kara delik popülasyonu, daha önceki gözlemsel çalışmalarda tespit edilmekten kaçınmıştı. radyal hız yöntemini kullanarak ya da kara deliklerin üzerine düşen malzemeden radyo ve X-ışını emisyonunu araştırdı.

Bu yeni keşif, şu şekilde bilinen farklı bir yaklaşımı içeriyor: astrometriYıldızların zaman içindeki çok küçük hareketlerini ölçmek için. Ekip, 20 yılı aşkın Hubble arşiv verilerini eleyerek ve astrometrik ölçümlerini daha da hassaslaştırmak için en son Webb verilerini kullanarak, kara delik olması gereken kadar büyük, görünmez bir nesnenin yörüngesinde dönen bir yıldız buldu. oMEGACat BH-2 olarak adlandırılan bu kara delik, Omega Centauri’de tespit edilen ilk yıldız kütleli kara deliktir ve bazı şaşırtıcı niteliklere sahiptir. oMEGACat BH-2, beklenenden daha düşük bir kütleye sahiptir ve görünür yıldız arkadaşıyla birlikte kara delik-yıldız ikilisi, bugüne kadar bilinen herhangi bir kara delik ikili sistemi arasında en uzun yörünge periyoduna sahiptir.

“Hubble ve Webb verileriyle görünür şeyin hareketini görebildik ana dizi yıldızı Bu, Omega Centauri’nin yoğun ortamında yaklaşık 18.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bu ikilinin bir parçası” diyen Salt Lake City’deki Utah Üniversitesi’nden Matthew Whitaker şöyle konuştu: “Bu ölçümlerin hassasiyeti, Hubble ve Webb’in dedektörlerindeki bir pikselin kesirine kadar inanılmazdır. Bu iki uzay teleskobu olmasaydı bu kara deliği bulmak mümkün olmazdı.”

Ekibin bulguları, farklı bir grup bilim insanının bu ikili sistemin bir nötron yıldızı içerdiğini ileri sürdüğü geçmiş bir çalışmayı daha da iyileştiriyor. Utah Üniversitesi liderliğindeki ekip, daha önceki araştırmalardan elde edilen Hubble verilerini 2002’den 2023’e kadar arşivlenmiş Hubble astrometrik ölçümleriyle genişleterek ve doğruluğu artırmak için Webb’in yakın kızılötesi verilerini çekerek, görünür yıldızın karanlık arkadaşının kütlesini daha iyi sınırlandırmayı başardı ve nötron yıldızı olasılığını dışladı.

Çalışmanın ortak yazarlarından Utah Üniversitesi’nden Anil Seth, “Yıldızın 0,78 güneş kütlesi olduğunu zaten biliyorduk, ancak artık kara deliğin kütlesini hesaplayabiliyoruz, bu da 4,46 güneş kütlesi ve dolayısıyla bir nötron yıldızı olamayacak kadar ağır. Ancak kütlesi, Omega Centauri gibi metal açısından fakir bir ortamda beklenenden çok daha düşük. Bu şaşırtıcı ve heyecan verici” dedi. “Artık metal açısından fakir bir yıldızın böyle bir kara delik oluşturabildiğini biliyoruz ve bunun nasıl olduğunu bulmamız gerekiyor. Bu tespit, bu tür modelleme yapanlara bazı veriler sağlıyor.”

Hubble ve Webb’den elde edilen kesin verilere dayanarak ekip, yıldızın gökyüzünde en hızlı hareket ettiği sırada kara delik arkadaşına en yakın yaklaşımı sırasında 20 yıldan fazla bir süre boyunca yolunun haritasını çıkarabildi. Ekip, kapsamlı verilerden yola çıkarak, oMEGACat BH-2’nin görünür yıldızın yörüngesinde her 94 yılda bir döndüğünü belirledi; bu da onu şimdiye kadar bilinen en uzun periyotlu kara delik ikilisi yapıyor.

Uzun yörünge periyodu da bu ikili sistemin kökenine dair ipucu veriyor. Muhtemelen dinamik olarak oluşmuştu, yani yıldız ve onun kara delik arkadaşı birlikte yola çıkmadılar, aksine birbirlerini bu kümede buldular. Araştırmacılar, oMEGACat BH-2 gibi bir sistemin, kümenin yaşından (yaklaşık 12 milyar yıl) çok daha kısa bir süre olan yakındaki yıldızlarla karşılaşmalar nedeniyle parçalanmadan önce bir milyar yıldan daha az bir süre hayatta kalacağını hesapladı.

Seth, “Küresel kümelerdeki kara delik popülasyonlarını anlamak önemlidir çünkü bunların fiziği ve oluşumu hakkında belirsizlik vardır” dedi. “Daha spesifik olarak, kara delikler oluşturma ve ardından dinamik olarak ikili dosyalar oluşturma sürecini anlamak hayati önem taşıyor çünkü yorumlama ve anlama yeteneğimizi etkiliyor yerçekimi dalgası olayları. Omega Centauri gibi ortamlar, ikililerin birleşerek bu dalgaları yarattığını düşündüğümüz başlıca yerlerdir.”

Ekibin Hubble-Webb veri seti ile oMEGACat BH-2 yıldız kütleli kara deliğini keşfetmesi, küresel yıldız kümelerindeki bu kaçamak kara delik popülasyonlarını bulmanın sadece başlangıcıdır.

Whitaker, “Hubble ve Webb ile Omega Centauri’ye bakmaya devam edebilir ve diğer kümelerdeki benzer sistemler için araştırmamızı genişletebiliriz” dedi. “NASA’nın lansmanı için de çok heyecanlıyız. Nancy Grace Roma Uzay Teleskobu çünkü kalabalık galaktik çıkıntıyı görüntüleyecektir. galaktik merkezHubble benzeri çözünürlükte ve çok daha geniş bir görüş alanıyla çok düzenli. Roman’ın gözlemlerinin düzenli ritmi nedeniyle bunun gibi kara delik ikili sistemlerini bulabileceğimizi umuyoruz.”

Hubble Uzay Teleskobu otuz yılı aşkın bir süredir faaliyet gösteriyor ve evrene ilişkin temel anlayışımızı şekillendiren çığır açıcı keşifler yapmaya devam ediyor. Hubble, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasındaki uluslararası işbirliğinin bir projesidir. NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi teleskop ve görev operasyonlarını yönetiyor. Merkezi Denver’da bulunan Lockheed Martin Space, Goddard’daki görev operasyonlarını da destekliyor. Astronomi Araştırma Üniversiteleri Birliği tarafından işletilen Baltimore’daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü, NASA için Hubble bilim operasyonlarını yürütüyor.