Gökadaların birleştiği dağınık göbekleri çevreleyen gaz ve tozun kalın duvarlarına bakarken, gökbilimciler mega kara deliklere birleşmeye doğru ilerlerken, süper kütleli kara deliklerin yakın çiftlerini henüz görmüyorlar.
Washington, Kirkland'daki Eureka Scientific Inc.'den Michael Koss tarafından yönetilen bir ekip ekibi, NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu ve WM Keck tarafından çekilen yüksek çözünürlüklü görüntüleri kullanarak yakın gökadaların yakın gökada çekirdeklerinin en büyük yüzey araştırmasını gerçekleştirdi. Hawaii'deki Gözlemevi. Hubble gözlemleri, en büyük arşivinden 20 yıldan fazla sürecek anlık görüntüleri temsil ediyor.
Bu görüntüler çarpışan gökadaların dağınık çekirdeklerinde bir çift galaktik çekirdek arasında bir birliğin son aşamasını ortaya koymaktadır. Hubble'ın Geniş Alan Kamerası 3 tarafından çekilen soldaki görüntü, birleşen gökada NGC 6240'ı gösterir. Bu galaktik birliğin iki parlak çekirdeğinin bir yakınlığı sağda gösterilir. Kızılötesi ışıkta çekilen bu görüş, iki çarpışan gökadaya yayılan yoğun toz ve gaz bulutunu delip, aktif çekirdekleri açığa çıkarır. Bu göbeklerdeki büyük kara delikler, galaksinin birleşmesiyle ortaya çıkan gazla bayılırken hızla büyüyor. Kara deliklerin hızlı büyümesi, birleşmenin son 10 milyon ila 20 milyon yıllık döneminde meydana gelir.
Kredi: NASA, ESA ve M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)
Koss, "Bu büyük kara deliklerle birbirine çok yakın olan gökada çekirdeklerinin birleşme çiftlerini görmek oldukça şaşırtıcıydı." Dedi. "Bizim çalışmamızda, görüntüler çekildiğinde iki gökada çekirdeği görüyoruz. Bununla tartışamazsınız, yorumlamaya dayanmayan çok 'temiz' bir sonuçtur."
Görüntüler ayrıca, galaksi birleşmelerinin daha sık olduğu ilk evrende daha sık olması gereken bir olgunun yakın bir önizlemesini sağlar. Galaksiler çarpıştıklarında, canavar kara delikleri yerçekimi dalgaları biçiminde güçlü enerjiyi açığa çıkarabilir, uzay-zaman deneyleri tarafından yeni algılanan uzay-zamanlarındaki dalgalanma türleri.
Yeni çalışma, Milky Way'in komşu Andromeda gökadası ve onların ilgili merkezi karadelikleriyle bir araya gelmesiyle birkaç milyar yıl sonra kendi kozmik arka bahçemizde ne olacağıyla ilgili bir ön inceleme de sunuyor.
Üniversiteden çalışma ekibi üyesi Laura Blecha, "Gökada parçalarının bilgisayar simülasyonları, kara deliklerin etkileşime girdiği zamana yakın olarak, kara deliklerin birleşme sürecinin son aşamalarında kara deliklerin en hızlı şekilde büyüdüğünü ve bizim araştırmamızda bulduğumuzuzu gösteriyor" dedi. Florida, Gainesville'de. “Birleşme süreçleri ilerledikçe kara deliklerin daha hızlı ve daha hızlı büyüdüğü gerçeği, galaksi karşılaşmalarının bize bu nesnelerin bu kadar büyük olması gerektiğini anladığımız için gerçekten önemli olduğunu söylüyor.”
Bir gökada birleşmesi, bir milyardan fazla süren yavaş bir süreçtir, çünkü iki galaksiler, yerçekimsiz bir çekim çekişi altında, bir araya gelmeden önce birbirlerine doğru dans ederler. Simülasyonlar, bu yavaş hareket eden tren batığından geçerken galaksilerin bol miktarda gazı ve tozu harekete geçirdiğini ortaya koymaktadır.
Dört diğer çarpışan gökadanın görüntüleri, parlak çekirdeğindeki birbirine yakın çekirdeğin yakın görünümleriyle birlikte, NGC 6240'ın Hubble anlık görüntülerinin altında gösterilir. Her bir çiftin birleşik gökadalarını gösteren sol görüntüsü, Panoramik Yüzey Araştırması tarafından çekildi. Teleskop ve Hızlı Yanıt Sistemi (Pan-STARRS). Parlak çekirdeği gösteren doğru görüntü, görünümü keskinleştirmek için uyarlamalı optikler kullanarak Hawaii'deki WM Keck Gözlemevi tarafından yakın kızılötesi ışığında çekildi. Hubble ve Keck Gözlemevi kızılötesi fotoğraflarının her birinin çekirdeği, yaklaşık 3,000 ışıkyılı uzaklıkta, kozmik terimlerle yakın bir kucaklaşmadır. Eğer kara delik çiftleri varsa, muhtemelen daha büyük bir kara delik oluşturmak için önümüzdeki 10 milyon yıl içinde birleşeceklerdir. Bu gözlemler, Hubble ve Keck gözlemevleri tarafından çekilen yakın kızıl ötesi ışıkta yüksek çözünürlüklü görüntüler kullanan yakın gökadaların göbeklerinin en büyük araştırmasının bir parçasıdır. Anket gökadalarının ortalama uzaklığı Dünya'dan 330 milyon ışıkyılıdır.
Credits: NASA, ESA, and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.); W. M. Keck Observatory; Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS)
The ejected material often forms a thick curtain around the centers of the coalescing galaxies, shielding them from view in visible light. Some of the material also falls onto the black holes at the cores of the merging galaxies. The black holes grow at a fast clip as they engorge themselves with their cosmic food, and, being messy eaters, they cause the infalling gas to blaze brightly. This speedy growth occurs during the last 10 million to 20 million years of the union. The Hubble and Keck Observatory images captured close-up views of this final stage, when the bulked-up black holes are only about 3,000 light-years apart — a near-embrace in cosmic terms.
Birlikte gökada çekirdeği bulmak çok kolay değil. Çarpışan gökadaların önceki gözlemlerinin çoğu, yaklaşık 10 kat daha uzaktayken, daha önceki evrelerde kara delikler yakaladılar. Birleşme sürecinin geç evresi çok etkileyicidir çünkü etkileşimli gökadalar yoğun toz ve gazla kaplıdır ve bulutların arasından görülebilen ve iki birleşme çekirdeğinin konumlarını tespit eden kızılötesi ışıkta yüksek çözünürlüklü gözlemler gerektirir.
Ekip ilk olarak, NASA'nın yüksek enerjili bir uzay gözlemevi olan Neil Gehrels Swift Telescope'unda bulunan Burst Alert Telescope'tan (BAT) 10 yıllık X-ışını verilerini eleyerek görsel karartılmış aktif kara delikler aradı. Koss, "Kara deliklerin üzerine düşen gaz, X-ışınları yayar ve X-ışınlarının parlaklığı, karadeliğin ne kadar hızlı büyüdüğünü gösterir." "Gizli birleşmeler bulup bulamayacağımızı bilemedim, ancak bilgisayar simülasyonlarına dayanarak, bunların büyük ölçüde örtülü gökadalarda olacağından kuşkulanıyoruz. Bu nedenle, birleştirmeyi bulma umuduyla, mümkün olan en keskin görüntülerle tozun içinden bakmaya çalıştık. Kara delikler."
Araştırmacılar Hubble arşivini taradılar ve X-ışını verilerinde tespit ettikleri galaksileri bir araya getirdiler. Daha sonra Hubble arşivinde bulunmayan X-ışını üreten kara deliklerin daha büyük bir örneğini gözlemlemek için Keck Gözlemevi'nin süper keskin, yakın kızıl ötesi görüşünü kullandılar.
Koss, "İnsanlar, bu yakın etkileşimli kara deliklere daha önce bakmak için çalışmalar yapmıştı, ama bu özel çalışmayı gerçekten sağlayan şey, koza tozunu kırabilen X-ışınlarıydı." Dedi. “Evrendeki biraz daha uzağa baktık, böylece daha geniş hacimli bir alanı araştırabildik ve bize daha aydınlık, hızla büyüyen karadelikler bulma şansı verdik.”
Ekip, dünyadan ortalama 330 milyon ışıkyılı uzaklıktaki galaksileri hedef aldı. Galaksilerin çoğu Samanyolu ve Andromeda gökadalarına benzer boyuttadır. Ekip, 38 farklı Hubble gözlem programında bulunan Keck Gözlemevi'nden 96 gökada ve Hubble arşivindeki 385 gökadadan analiz etti. Örnek gökadalar, gökbilimcilerin bir gökyüzü araştırması yaparak ne bulacaklarını temsil ediyor.
Sonuçlarını doğrulamak için, Koss'un ekibi, anket gökadalarını, aktif kara büyüleri olmayan Hubble arşivindeki 176 başka galaksiyle karşılaştırdı. Karşılaştırma, araştırmacıların tozlu etkileşimli galaksilerin sayımında bulunan ışıklı çekirdeklerin gerçekten de bir çarpışmadan ötürü hızla büyüyen kara delik çiftlerinin bir imzası olduğunu doğruladı.
Bu sistemlerin her iki süper kütleli kara deliği sonunda milyonlarca yıl içinde bir araya geldiğinde, karşılaşmaları güçlü yerçekimi dalgaları üretecek. İki yıldız-kütleli kara deliğin çarpışmasıyla üretilen yerçekimi dalgaları, Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi (LIGO) tarafından zaten tespit edilmiştir. Planlanan NASA / ESA uzay tabanlı Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) gibi gözlemhaneler, LIGO tarafından tespit edilenlerden milyonlarca kat daha fazla olan süper kütlesel kara delik birleşmelerinden düşük frekanslı yerçekimi dalgalarını algılayabilecektir.
NASA'nın planlanan James Webb Uzay Teleskobu ve yeni nesil dev toprak tabanlı teleskoplar gibi gelecekteki kızılötesi teleskoplar, kitleleri, büyüme oranını ve yakın siyah delikli çiftlerin dinamiklerini ölçerek daha iyi bir toz halindeki galaksi çarpışması sağlayacak. Webb teleskopu, kızılötesi ışığın bile onlara nüfuz edemediği kalın gaz ve tozla kaplanmış daha fazla gökada etkileşimini ortaya çıkarmak için orta kızılötesi ışığa da bakabilir.
Takımın sonuçları, Nature dergisinin 7 Kasım 2018 tarihli sayısında çevrimiçi görünecek .
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasında uluslararası bir işbirliği projesidir. NASA'nın Greenbelt, Maryland'deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi, teleskopu yönetiyor. Maryland, Baltimore'daki Uzay Teleskop Bilim Enstitüsü (STScI), Hubble bilim operasyonlarını yürütmektedir. STScI, Washington DC'deki Astronomi Araştırma Üniversiteleri Derneği tarafından NASA için çalıştırıldı
Kaynak: NASA