NASA'nın Webb'i Circinus Galaksisinin Kalbine Eşsiz Bir Bakış Sunuyor

Yaklaşık 13 milyon ışıkyılı uzaklıktaki bir galaksi olan Circinus Galaksisinde, evrimini etkilemeye devam eden aktif bir süper kütleli kara delik bulunmaktadır. Kara deliğin kendisine en yakın bölgeden gelen en büyük kızılötesi ışık kaynağının dışarı akışlar veya dışarı doğru ateşlenen aşırı ısınmış madde akışları olduğu düşünülüyordu.

Şimdi, NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu'ndan alınan yeni bir görüntüyle birlikte görülen, NASA'nın James Webb Uzay Teleskobu tarafından yapılan yeni gözlemler, bu düşünceyi tersine çeviren kanıtlar sağlıyor; sıcak, tozlu malzemenin çoğunun aslında merkezi kara deliği beslediğini öne sürüyor. Bu verileri toplamak için kullanılan teknik aynı zamanda yakındaki diğer kara deliklerin dışarı akış ve birikim bileşenlerini analiz etme potansiyeline de sahip.

Bir kara deliğin çevresinin şimdiye kadar Webb tarafından çekilen en keskin görüntüsünü içeren araştırma, Salı günü Nature'da yayınlandı.

Circinus'takiler gibi süper kütleli kara delikler çevredeki maddeyi tüketerek aktif kalıyor. İçeriye düşen gaz ve toz, kara deliğin etrafında simit olarak bilinen halka şeklinde bir halka şeklinde birikiyor. Süper kütleli kara delikler torusun iç duvarlarından madde topladıkça, bir drenajın etrafında dönen su girdabına benzer bir birikim diski oluşturuyorlar. Bu disk sürtünme nedeniyle ısınır ve sonunda ışık yayacak kadar ısınır.

Bu parlayan madde o kadar parlak hale gelebilir ki gökadanın merkezindeki ayrıntıları yer tabanlı teleskoplarla çözmek zor olabilir. Circinus'un içindeki parlak, gizleyen yıldız ışığı nedeniyle bu daha da zorlaştı. Ayrıca simit inanılmaz derecede yoğun olduğundan, kara delik tarafından ısıtılan içeri düşen malzemenin iç bölgesi bizim bakış açımızdan gizlenir. Onlarca yıldır gökbilimciler, toplayabildikleri kadar çok veriyle Circinus modellerini tasarlayıp geliştirerek bu zorluklarla mücadele ettiler.

Güney Carolina Üniversitesi'nden baş yazar Enrique Lopez-Rodriguez, "Süper kütleli kara deliği incelemek için, her ne kadar çözemeseler de, galaksinin iç bölgesinin geniş bir dalga boyu aralığındaki toplam yoğunluğunu elde etmeleri ve ardından bu verileri modellere beslemeleri gerekiyordu" dedi.

İlk modeller, her biri belirli ışık dalga boylarında tespit edilen torus emisyonları, kara deliğe en yakın birikim diskinin emisyonları veya çıkışlardan gelen emisyonlar gibi belirli bölgelerden gelen spektrumlara uyacaktı. Ancak bölge bütünüyle çözülemediği için bu modeller çeşitli dalga boylarında soru işaretleri bıraktı. Örneğin, bazı teleskoplar aşırı kızılötesi ışığı tespit edebiliyordu ancak tam olarak nereden geldiğini belirleyecek çözünürlükten yoksundu.

Lopez-Rodriguez, "90'lı yıllardan bu yana, aktif galaksilerin çekirdeklerindeki sıcak tozdan kaynaklanan aşırı kızılötesi emisyonları açıklamak mümkün olmadı; bu da modellerin yalnızca torus veya dışarı akışları hesaba kattığı ancak bu fazlalığı açıklayamadığı anlamına geliyor" dedi.

Bu tür modeller, merkeze yakın emisyonun (ve dolayısıyla kütlenin) çoğunun dışarı akışlardan geldiğini buldu. Bu teoriyi test etmek için gökbilimcilerin iki şeye ihtiyacı vardı: daha önce daha derin bir analizi engelleyen yıldız ışığını filtreleme yeteneği ve torusun kızılötesi emisyonlarını dışarı akışlardan ayırt etme yeteneği. Her iki zorluğun üstesinden gelebilecek kadar hassas ve teknolojik açıdan gelişmiş olan Webb, anlayışımızı ilerletmek için gerekliydi.

Circinus'un merkezine bakmak için Webb'in, NIRISS (Yakın Kızılötesi Görüntüleyici ve Yarıksız Spektrograf) cihazında Açıklık Maskeleme İnterferometresi aracına ihtiyacı vardı.

Dünya'da girişimölçerler genellikle teleskop dizileri şeklini alır: tek bir teleskopmuş gibi birlikte çalışan aynalar veya antenler. Bir interferometre bunu, yönlendirildiği kaynaktan gelen ışığı toplayıp birleştirerek, ışığı oluşturan elektromanyetik dalgaların birbirine "müdahale etmesine" (dolayısıyla "girişimölçer") neden olmasına ve girişim desenleri oluşturmasına neden olarak yapar. Bu modeller, uzak nesnelerin boyutunu, şeklini ve özelliklerini interferometrik olmayan tekniklere göre çok daha fazla ayrıntıyla yeniden oluşturmak için gökbilimciler tarafından analiz edilebilir.

Açıklık Maskeleme Girişimölçeri, Webb'in bir girişimölçer olarak birlikte çalışan ve bu girişim modellerini kendi başına yaratan bir dizi küçük teleskopa dönüşmesine olanak tanır. Bunu, tıpkı fotoğrafçılıkta olduğu gibi, teleskopun dedektörlerine giren ışığın miktarını ve yönünü kontrol eden, yedi küçük, altıgen delikten oluşan özel bir açıklık kullanarak yapar.

Meksika Ulusal Üniversitesi'nden ortak yazar Joel Sanchez-Bermudez, "Maskedeki bu delikler, ışığı kameranın dedektörüne doğru yönlendiren ve bir girişim deseni oluşturan küçük ışık toplayıcılara dönüşüyor" dedi.

Eldeki yeni verilerle araştırma ekibi, merkezi bölgenin girişim modellerinden bir görüntü oluşturmayı başardı. Bunu yapmak için, Webb'den elde ettikleri verilerin herhangi bir yapaylık içermediğinden emin olmak için önceki gözlemlerden elde edilen verilere başvurdular. Bu, uzaydaki bir kızılötesi interferometreden ilk galaksi dışı gözlemle sonuçlandı.

Sanchez-Bermudez, "Kameranın gelişmiş görüntüleme modunu kullanarak, gökyüzünün daha küçük bir alanında çözünürlüğünü etkili bir şekilde iki katına çıkarabiliyoruz" dedi. "Bu, görüntüleri iki kat daha keskin görmemizi sağlıyor. Webb'in 6,5 metrelik çapı yerine sanki bu bölgeyi 13 metrelik uzay teleskopuyla gözlemliyormuşuz gibi."

Veriler, kızılötesi fazlasının dışarı akışlardan geldiğini öngören modellerin aksine, Circinus'taki sıcak tozdan kaynaklanan kızılötesi emisyonların yaklaşık %87'sinin kara deliğe en yakın bölgelerden geldiğini, emisyonların %1'den azının ise sıcak toz çıkışlarından geldiğini gösterdi. Geriye kalan yüzde 12'lik kısım ise daha önce birbirinden ayırt edilemeyen uzak mesafelerden geliyor.

Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde kıdemli araştırma bilimcisi ve makalenin ortak yazarı Julien Girard, "Bu, galaksi dışı bir kaynağa bakmak için Webb'in yüksek kontrastlı modunun ilk kez kullanıldığı bir durum" dedi. "Çalışmamızın diğer gökbilimcilere herhangi bir parlak nesnenin yakınındaki soluk ancak nispeten küçük, tozlu yapıları incelemek için Açıklık Maskeleme Girişimölçer modunu kullanma konusunda ilham vereceğini umuyoruz."

Circinus'un aşırı emisyonlarının gizemi çözülürken, evrenimizde milyarlarca kara delik var. Ekip, farklı parlaklıklara sahip olanların, emisyonların çoğunun kara deliğin torusundan mı yoksa dışarı akışlarından mı geldiği üzerinde etkili olabileceğini belirtiyor.

Lopez-Rodriguez, "Circinus'un toplanma diskinin içsel parlaklığı oldukça orta düzeyde" dedi. "Dolayısıyla emisyonların torus tarafından domine edilmesi mantıklı. Ama belki de daha parlak kara delikler için emisyonlar dışarı akışın hakimiyetindedir."

Bu araştırmayla, gökbilimciler artık Diyafram Maskeleme Girişim Ölçerinin kullanışlı olması için yeterince parlak oldukları sürece, istedikleri kara delikleri araştırmak için test edilmiş bir tekniğe sahipler. Circinus'un sonuçlarının benzersiz mi yoksa bir modelin karakteristik özelliği mi olduğunu anlamak için bir emisyon verileri kataloğu oluşturmak için ek hedeflerin incelenmesi gerekli olacaktır.

Lopez-Rodriguez, "Birikme disklerindeki kütlenin ve çıkışlarının güçleriyle nasıl ilişkili olduğunu anlamak için belki bir düzine veya iki düzine kara delik istatistiksel örneğine ihtiyacımız var" dedi.

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, ardından ilgili bilgi bağlantıları, medya kişileri ve varsa araştırma makalesi ve ispanyolca çeviri bağlantıları yer almaktadır.