Kara delikteki püskürme, galaksi kümelerinin oluşumunu açıklayabilir

Milyarlarca yıl önce, 15 Milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksinin merkezinde bir kara delikten muazzam boyutta plazma fışkırdı.

Bu plazma, kara delikten uzaklaştıkça yoluna çıkan maddeleri iterek birbirine 180 derece açıyla duran iki büyük çukur oluşturdu. Araştırmacılar, kara delik püskürmesinin şiddetini hesaplamak için bu çukurların boyutunu incelediler.

Çalışma, MIT Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü (MKI) doktora öğrencilerinden Michael Calzadilla ve arkadaşları tarafından yapıldı. Calzadilla ve ekibi, SPT0528 galaksi kümesinde meydana gelen püskürmeyi tanımlarken, iki çukurun yaşları ile birlikte, yer değiştiren gazların hacim ve basıncını göz önüne aldılar. Böylece püskürmenin toplam enerjisini hesaplamayı başardılar. 1054 jul ve üzeri bir enerjiyle ve 1038 nükleer bombanın şiddetiyle, bu şu ana kadar uzak bir galaksi kümesine ait rapor edilmiş en güçlü patlama olarak kayıtlara geçti.

Evrene baktığımızda, galaksi kümelerinin oluşturduğu ışık demetleri farkediyoruz. Bunlar yüzlerce, hatta binlerce galaksiden oluşmuş, aralarında sıcak gazlar ve karanlık madde dolaşan gruplar. Her kümenin merkezinde ise bir kara delik mevcut. Bu kara delik önce galaksi kümesinden plazma toplayarak beslenmeye başlıyor; doyduğunda ise bu plazmayı güçlü patlamalarla dışarı püskürtüyor. SPT-0528 gözlemi konusunda Calzadilla, “uç noktada bir püskürme evresi” yorumunu yapıyor.

Milyarlarca yıl önce, hatta Güneş Sistemi’nin oluşumundan çok daha önce gerçekleşmiş olmasına rağmen, patlamanın ışığının galaksi kümesinden çıkıp NASA’nın Dünya yörüngesindeki Chandra X-ışını Emisyon Laburatuvarına ulaşması yalnızca 6.7 milyar yıl sürdü. Galaksi kümeleri gazlarla dolu olduğu için daha önceki teoriler, bu gazların soğuyarak yıldızların oluşmasına yardımcı olduğu yönündeydi. Ancak bu kümeler beklendiği kadar soğuk değillerdi ve yeni yıldızlar da beklendiği oranda oluşmuyordu. Gazın soğumasını engelleyen bir unsur olmalıydı; bu da, plazma püskürterek gazın galaksi kümesi içinde yüksek sıcaklıkta kalmasına, dolayısıyla yıldız oluşum hızının düşmesine neden olan dev kara delikti.

DİĞERLERİNDEN FARKI

SPT-0528 galaksi kümesinde kaydedilen püskürmeyi, diğerlerinden ayıran başka bir özelliği daha var; o da “gereksiz” büyüklüğü. Astronomlar, gaz soğuması ve sıcak gazların kara delikten püskürtülmesi sürecinin, galaksi kümesindeki sıcaklığı yaklaşık 18 milyon Fahrenheit seviyesinde –tıpkı bir termostat gibi- dengelediğini düşünüyorlar. Ancak SPT-0528’deki püskürme bir denge sağlamıyor.

Calzadilla’ya göre, gazlar soğurken sarfedilen güç ile püskürme nedeniyle açığa çıkan güç karşılaştırıldığında, püskürmenin çok daha güçlü olduğu ortaya çıkıyor. Makalenin yazarlarından Michael McDonald, bunu hatalı bir termostata benzetiyor: “Sanki sıcaklık 2 derece düştüğünde termostatın 100 derece artması gibi”. 2019 yılında McDonald ve arkadaşları başka bir galaksi kümesini incelerken bunun tamamen tersi bir oluşumla karşılaşmışlardı.

Gereksiz aşırı bir püskürme yerine, Phoenix adlı kümede gazın soğuması engellenemiyordu; ve diğer tüm bilinen galaksi kümelerinin aksine, Phoenix birçok genç ve oluşmakta olan yıldızla dolu idi. “Bu iki galaksi kümesine ait veriler sayesinde iki uç noktada nelerin mümkün olabileceğini görüyoruz” diyor McDonald. O ve Calzadilla, daha fazla “normal” galaksi kümesini inceleyerek bu kümelerin kozmik zaman içindeki evrimini anlamak için 100 kadar kümeyi sınıflandırmaktalar. Galaksi kümelerini sınıflandırmanın önemli bir sebebi var: Her teleskop verisi, galaksi kümelerini zamanda belirli bir noktada görüntülüyor; ancak kümelerin davranışları zaman içinde değişmekte. “Bu zaman aralıklar, insanın zaman çizgisinin, ya da gözlemleyebileceklerimizin çok ötesinde” diyor Calzadilla.

MIT KAVLI INSTITUTE, MIT.