Yerel evrende bilinen gelgit bozulması olaylarının sayısı yeni tespitlerle iki kattan fazla arttı. Eğer nereye bakılacağı bilinirse, gökyüzü yıldız parçalayan kara deliklerle doludur. MIT araştırmacıları tarafından yürütülen ve 29 Ocak 2024’te Astrophysical Journal’da yayınlanan yeni bir çalışmanın bulgularından biri şöyle.
Çalışmanın yazarları on sekiz yeni gelgit bozulması olayı (TDE) bulduklarını iddia ediyorlar; bu olaylar komşu bir yıldızın bir kara delik tarafından gelgitsel olarak emilerek parçalara ayrıldığı ekstrem olaylardır. Kara delik ziyafet çekerken elektromanyetik spektrum boyunca muazzam bir enerji patlaması yayar.
Önceki gelgit bozulma olayları gökbilimciler tarafından optik ve X-ışını bantlarında ayırt edici patlamalar aranarak tespit edilmiştir.
Bu araştırmalarla şimdiye kadar komşu evrende yaklaşık on iki yıldız parçalama olayı bulunmuştur. MIT ekibi tarafından keşfedilen yeni TDE’ler, evrenin bilinen TDE kütüphanesini ikiye katlıyor.
Bilim insanları daha önce “gizli” olan bu olayları bulmak için alışılmadık bir bant kullandılar: kızılötesi.
TDE’ler optik ve X-ışını patlamalarına ek olarak kızılötesi radyasyon da üretebilir. Bu durum özellikle galaktik materyalle çevrili merkezi bir kara deliğe sahip olan “tozlu” galaksiler için geçerlidir. Optik ve X-ışını radyasyonunun yanı sıra bu bantlardaki herhangi bir TDE belirtisi, tipik olarak bu galaksilerdeki toz tarafından emilir ve gizlenir. Bu süreç sırasında toz da ısınır ve ölçülebilir kızılötesi ışık yayar. Böylece bilim insanları, kızılötesi emisyonların gelgit bozulma olaylarının bir göstergesi olarak işlev görebileceğini keşfettiler.
MIT bilim insanları, daha önce kızılötesi spektruma bakılarak gizlenmiş olan galaksilerde çok daha fazla TDE keşfetti. On sekiz yeni olay, gökyüzüne dağılmış çeşitli galaksi türlerinde gerçekleşti.
MIT’nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nde yüksek lisans öğrencisi olan Megan Masterson, bu kaynakların çoğunun optik bantlarda görülemediğini belirtiyor. “TDE’leri bir bütün olarak anlamak ve onları süper kütleli kara delik demografisini araştırmak için kullanmak istiyorsanız kızılötesi banda bakmalısınız.”
Ekip, kızılötesi gözlemler aracılığıyla bugüne kadarki en yakın TDE’yi buldu. Bu bulgu, gökbilimcilerin aktif olarak beslenen kara delikleri kızılötesi ışık kullanarak aramaları için yeni bir yol yarattı.
Ekip bu ilk keşfi yaptıktan sonra başka TDE’ler de aradı. Araştırmacılar yeni çalışmaları için geçmiş gözlemleri incelemek üzere NASA’nın güncellenmiş Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Kaşifi NEOWISE’i kullandılar. 2009’da fırlatılan uydu teleskop kısa bir aradan sonra gökyüzündeki kızılötesi “geçici” ya da kısa süreli parlamaları araştırmaya yeniden başladı.
Ekip, ortak yazar Kishalay De-yaratılan bir programı kullanarak, görevin arşiv gözlemlerini inceledi. Bu tekniğin kullanılmasıyla, muhtemelen kızılötesi radyasyonda kısa bir ani yükselişin göstergesi olan kızılötesi emisyon modelleri tanımlanabilir. Grup daha sonra işaretlenmiş olan geçicileri, birbirlerine 200 megaparsek veya 600 milyon ışık yılı mesafede bulunan bilinen tüm yakın galaksilerin bir listesiyle çapraz referanslandırdı.
Yaklaşık 1.000 galaksinin kızılötesi geçişlerle bağlantılı olabileceğini keşfettiler.
Sinyalin aktif galaktik çekirdek ya da süpernova gibi bir TDE’den başka bir kaynaktan gelip gelmediğini tespit etmek için daha sonra her galaksinin kızılötesi patlama sinyaline odaklandılar. Bu olasılıklar elendikten sonra ekip, TDE’ye özgü bir kızılötesi desen arayışı içinde kalan sinyalleri inceledi: ani, keskin bir yükseliş ve ardından bir kara deliğin bir yıldızı parçaladığı süreci yansıtan kademeli bir düşüş, çevredeki tozu yavaş yavaş soğutmadan önce yaklaşık 1.000 kelvine kadar ısıtıyor.
Araştırmanın ardından gelgit bozulma olaylarına dair on sekiz “temiz” kanıt bulundu. Her TDE bir galaksi taramasında keşfedildi ve araştırmacılar bunların tozlu galaksiler de dahil olmak üzere çeşitli sistemlerde gökyüzüne yayıldığını keşfetti.
Masteron, “Eğer gökyüzüne bakıp onları görseydiniz, TDE’ler tüm galaksilerde temsili olarak meydana gelirdi” diyor. “Yalnızca optik ve X-ışını araştırmalarına dayanarak, insanlar bunların yalnızca belirli bir galaksi türünde meydana geldiğine inanıyordu, ancak bu doğru değil.”
Çalışmada yer almayan Harvard Üniversitesi astronomi profesörü Edo Berger’e göre, “artık tozun içinden bakmak ve yakındaki TDE’lerin sayımını tamamlamak mümkün.”
“Büyük kızılötesi araştırmalarla yapılacak takip çalışmalarının ne gibi keşifler ortaya çıkaracağını görmek beni heyecanlandırıyor. Bu çalışmanın özellikle heyecan verici bir yönü var.”
Ekibin bulguları gelgit bozulma olaylarıyla ilgili araştırmalarda birkaç önemli sorunun çözümüne katkıda bulunuyor. Örneğin, bu çalışmaya kadar TDE’lerin çoğu “yıldız patlaması sonrası” sistem olarak adlandırılan, geçmişte yıldız oluşturan bir fabrika olan ancak o zamandan beri durgunlaşan belirli bir galaksi türünde gözlemlendi. Bu tür galaksiler nadir görüldüğünden, gökbilimciler TDE’lerin neden sadece bu daha az yaygın sistemlerde meydana geldiği konusunda şaşkınlığa düşmüşlerdir. Ayrıca, bu sistemler nispeten tozsuzdur, bu da doğal olarak TDE’lerden kaynaklanan optik veya X-ışını emisyonlarının tespitini kolaylaştırır.
Bugünlerde gökbilimciler kızılötesi spektrumda tarama yaparak çok daha fazla sayıda galaksideki TDE’leri tespit edebiliyor. Ekibin son bulguları, kara deliklerin yıldız patlaması sonrası sistemlerle sınırlı olmadığını; çeşitli galaksilerden yıldızları yiyebildiklerini gösteriyor.
Ayrıca sonuçlar bir “kayıp enerji” sorununa da yanıt veriyor. Fizikçilere göre, teorik olarak TDE’ler bulunandan daha fazla enerji yaymalıdır. MIT ekibi şimdi bu eşitsizliğin sorumlusunun toz olabileceğini iddia ediyor. Araştırmacılar, bir TDE’nin çok tozlu bir galakside gerçekleşmesi durumunda, tozun kendisinin optik ve X-ışını emisyonlarına ve aşırı ultraviyole radyasyona ek olarak “kayıp enerjinin” eşdeğerini emebileceğini keşfetti.
Gökbilimciler ayrıca 18 yeni tespiti belirli bir galaksideki TDE’lerin sıklığını tahmin etmek için kullanıyorlar. Yeni keşfedilen TDE’lerin daha önceki keşiflerle entegrasyonuna dayanarak, galaksilerdeki gelgit bozulması olaylarının tahmini sıklığı 50.000 yılda birdir. Bu oran fizikçilerin teorik tahminleriyle daha uyumludur. Ekip, ek kızılötesi ölçümler yoluyla TDE’leri yönlendiren kara deliklerin özelliklerini ve bunların meydana gelme oranını belirlemek istiyor.
Her bulmacayı çözebileceğimiz bir noktaya ulaştık – insanlar bunlara gerçekten garip cevaplar buluyorlardı, diye ekliyor Kara. Bu bize, yaptığımız gözlemlerin tüm bu garip fiziği kullanmamızı gerektirmediği konusunda umut veriyor. Dahası, bir yıldızın ayrışmasının ve nihayetinde bir kara delik tarafından asimile edilmesinin altında yatan mekanizmalara dair anlayışımız gelişti. Bu sistemleri kavrayışımız gelişiyor.
Kaynak: https://physics.mit.edu/news