NASA Webb 'Kara Delik Yıldızları' İçin Şimdiye Kadarki En Güçlü Kanıtı Buldu

Küçük kırmızı noktalar olarak bilinen karmaşık yapboz, 2022 yılında NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından ilk kez keşfedilmesinden bu yana daha da tamamlandı. Artık belirli bir küçük kırmızı noktanın spektrumu birçok parçanın birbirine bağlanmasına yardımcı oluyor.

Austin'deki Texas Üniversitesi'nden Vasily Kokorev liderliğindeki bir gökbilimci ekibi, söz konusu şanslı noktayı belirledi: GLIMPSE-17775. Noktanın Webb tarafından yakalanan spektrumu dikkatle analiz edilerek, en derin nokta spektrum şu ana kadar küçük bir kırmızı nokta - araştırma ekibi, hepsi GLIMPSE-17775'in yoğun bir kozayla sarılmış süper kütleli bir kara delik olduğu yorumunu destekleyen çok sayıda kanıt belirledi. kısmen iyonize gaz, BH* (kara delik yıldızı) senaryosu olarak adlandırılan bir model. Sonuçları açıklayan bir makale bugün yayınlandı. Astrofizik Dergisi.

Araştırmanın başyazarı Kokorev, "Bilim camiasının bir kısmının tek bir resim üzerinde birleştiğini düşünüyorum; küçük kırmızı noktalar kara delik yıldız modelleriyle açıklanabilir. Ancak önceki küçük kırmızı noktaların hiçbiri tüm kanıtları aynı yerde barındırmıyor" dedi. "GLIMPSE-17775 ile bu kaynağın spektrumu ne kadar derin ve şaşırtıcı olduğundan bu modelleri test edebiliyoruz."

Webb bilim faaliyetlerine ilk başladıktan kısa bir süre sonra, evrenin ilk zamanlarında yeni, gizemli bir nesne türü keşfetti; büyük patlamadan yaklaşık 600 milyon yıl sonra ortaya çıkan bol miktarda kırmızı nesne. Bilim insanları araştırdı çoklu açıklamalar bu küçük kırmızı noktalar için kara delik yıldız senaryosu.

Bir dizi şanslı durum, küçük kırmızı noktanın bu yeni, ayrıntılı spektrumunu ortaya çıkardı. GLIMPSE-17775 olarak anılacak olan küçük kırmızı nokta, neyse ki Webb'in, bu noktayı bulmaya çalışan bir proje için görüntüleme ve spektroskopi çalışmalarına dahil edildi. Nüfus III yıldızları ve Abell S1063 gökada kümesindeki soluk gökadalar. Bu küçük kırmızı nokta gökada kümesinden daha uzaktadır ve şu şekilde büyütülmüştür: yerçekimsel merceklenme. (GLIMPSE-17775'te bir kozmolojik kırmızıya kayma 3,5, yani büyük patlamadan yaklaşık 1,8 milyar yıl sonra var olduğu anlamına geliyor.)

Webb küçük kırmızı noktanın 30 saatlik bir spektrumunu sağlarken, yerçekimsel merceklemenin etkisi onu 80 saatlik teleskop süresine eşdeğer hale getirdi. Webb'in kızılötesi duyarlılığı ile doğanın kendi “büyüteç”inin bu birleşimi, GLIMPSE-17775'ten toplanabilecek ayrıntı miktarını artırdı. Sonuç 40'ın üzerindeydi spektral çizgiler bugüne kadarki en ayrıntılı küçük kırmızı nokta spektrumu olan bu küçük kırmızı kaynaktan.

Kokorev, "Spektrumu ilk kez gördüğümüzde sanki bir yapbozun tüm parçaları yere dağılmış gibiydi" dedi. "Yapbozun her parçasını aldık, çizgileri ölçtük ve farklı parçaları bir mozaik halinde birleştirmeye başladık. Belki ilk başta birkaç parça hiçbir şey gibi görünmüyordu ama sonra birkaç parça bir araya geldi ve orada bir şey olduğunu fark ettik."

Webb tarafından toplanan spektroskopik veriler, küçük kırmızı nokta GLIMPSE-17775'in bir kara delik yıldızı olduğu yorumunu destekleyen çok sayıda kanıt içeriyor: yoğun bir gaz kozası ile çevrelenmiş, hızla biriken veya büyüyen, kara deliğin yakınından yayılan ışığı yeniden işleyen ve spektrumda görülen özellikleri üreten bir kara delik.

Ekibin GLIMPSE-17775'in spektrumunda tespit ettiği 40'tan fazla çizgi arasında, tümü BH* senaryosuyla uyumlu çeşitli bağımsız göstergeler vardı. Örneğin ekip, hidrojen, oksijen ve helyum gibi spektral çizgilerin çoğunun basit bir dönen gaz bulutu modeline uymadığını buldu. Bunun yerine, en uygun model, elektron saçılması olarak bilinen bir genişleme etkisini içerir; bu, yoğun, katmanlı bir gaz kozasının bu kaynağı örttüğünün bir işaretidir.

Belirli hatların gücü ve birbirlerine oranları, özellikle de ekibin "demir ormanı" olarak adlandırdığı 16 demir hattı ve belirli oksijen hatları, bunları üretmek için hızla büyüyen bir kara delik gibi yüksek enerjili bir kaynak gerektirir. Ek olarak gökbilimciler, spektrumdaki helyumun floresansını ve emilimini kaydetti; bunların her ikisi de ayrı ayrı, güçlü bir kaynağı saran yoğun bir ortam olduğunu öne sürüyor.

BH* senaryosu yalnızca GLIMPSE-17775'e uymakla kalmıyor; bu aynı zamanda X-ışınlarında çoğu küçük kırmızı noktanın neden soluk olduğunu da açıklamaktadır, çünkü bu tür emisyonlar muhtemelen yoğun gaz kozası tarafından emilmektedir.

GLIMPSE-17775 yapboz parçasının eksik bir unsuru, spektrumun Balmer kırılması olarak bilinen şeyi veya küçük kırmızı noktaların karakteristik özelliği olan yayılan ışıkta güçlü bir düşüşü ortaya çıkaracak kısmıdır. Bu küçük kırmızı noktanın daha kapsamlı anlaşılmasını sağlamak için ekip, NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanan iki gözlem programından alınan yardımcı verileri birleştirdi: Frontier Fields ve BUFFALO (Ultra Derin Sınır Alanlarının Ötesinde ve Eski Gözlemler) programları.

Webb ve Hubble verileri, Balmer kırılmasının neden diğer küçük kırmızı noktalarda bulunanlardan daha zayıf olduğunu açıklamaya yardımcı oluyor: Dev bir ev sahibi galaksi, GLIMPSE-17775'i çevreliyor. Her ne kadar küçük kırmızı noktanın ev sahibi galaksisi daha önce bu kadar ölçekte görülen bir şey olmasa da, yoğun gaz kozası modeliyle tutarsız değil. Küçük kırmızı noktalardan oluşan kara delik yıldız modeli, aşırı mavi ışığın, ev sahibi galaksideki yıldızlara atfedilmesini sağlar.

Webb küçük kırmızı noktaları ilk keşfettiğinde, bazı araştırmacılar bu nesnelerin "kozmolojinin bozulduğunu" düşündüler ve galaksilerin yıldızlarından gelen tüm bu ışığı açıklayacak kadar erken evrende nasıl bu kadar hızlı büyüyebildiğinden emin olamadılar. Ancak ekip, GLIMPSE-17775 yapboz parçasının evrenin evrimsel tarihinin mevcut çerçevesine çok iyi uyduğuna inanıyor çünkü geniş emisyon çizgilerini açıklamak için kara delik kütlelerinin o kadar yüksek olmasına gerek yok.

Kokorev, "Her şey uyuyor, hiçbir şey bozuk değil ve bence bu, evreni oluşturan bulmacayı daha da iyi hale getiriyor" dedi. "İleriye baktığımda, daha derinlere dalmayı ve küçük kırmızı noktaların merkezi motorlarına neyin güç verdiğini öğrenmeyi sabırsızlıkla bekliyorum. Her ne kadar bunun bir kara delik olduğunu düşünsek de, öne sürülen başka ilginç teoriler de var ki bu da heyecan verici. Belki bir veya iki yıl içinde, bu kaynaklara neyin güç verdiğine dair nihai cevabı alacağız."

James Webb Uzay Teleskobu dünyanın önde gelen uzay bilimi gözlemevidir. Webb, güneş sistemimizdeki gizemleri çözüyor, diğer yıldızların etrafındaki uzak dünyalara bakıyor ve evrenimizin gizemli yapılarını ve kökenlerini ve onun içindeki yerimizi araştırıyor. Webb, ortakları ESA (Avrupa Uzay Ajansı) ve CSA (Kanada Uzay Ajansı) ile birlikte NASA tarafından yürütülen uluslararası bir programdır.

Webb hakkında daha fazla bilgi edinmek için şu adresi ziyaret edin:

https://science.nasa.gov/webb

Aşağıdaki bölümlerde bu makalenin görsellerini ve videolarını mevcut tüm çözünürlüklerde indirmek için bağlantılar ve ardından ilgili bilgi bağlantıları, medya kişileri ve varsa araştırma makalesi ve İspanyolca çeviri bağlantıları bulunmaktadır.