Bir Yıldız Kara Deliğe Çok Yaklaştı ve Sonu İyi Olmadı
Kara delikler fiziğin sınırlarını zorlayan kafa karıştırıcı nesnelerdir. En büyük kütleli olanları bizimki gibi büyük galaksilerin merkezlerinde gizlenirler. Galaktik merkeze hakimdirler ve bir yıldız çok yaklaştığında, kara deliğin güçlü çekim kuvveti yıldızdan beslenirken onu parçalara ayırır. En büyük yıldızlar bile buna karşı koyamaz.
Ancak süper kütleli kara delikler (SMBH’ler) bu kadar büyük başlamadı. Devasa kütlelerine geniş zaman aralıklarında malzeme biriktirerek ve diğer kara deliklerle birleşerek ulaştılar.
SMBH’lerin nasıl büyüdüğü ve geliştiğine dair anlayışımızda büyük boşluklar var ve astrofizikçilerin bu boşlukları doldurmasının bir yolu da kara delikleri yıldızları tüketirken izlemek.
Herkes kara delikleri doğrudan gözlemleyemeyeceğimizi bilir çünkü ışık bile onlardan kaçamaz. Ancak kara delikler yakın çevreleri üzerinde neredeyse tam bir kontrol uygularlar ve yakınlarındaki maddeyi kendi isteklerine göre büktüklerinde, bu madde çoklu dalga boylarında bir ışık gösterisi yaratır.
Gökbilimciler tüm bu ışığı gözlemlemek için güçlü araçlara sahipler. Bunlardan biri de NASA’nın NuSTAR, yani Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi. Bu, 2012 yılında fırlatılan bir uzay teleskobudur. SMBH’ler gibi astrofiziksel kaynaklardan gelen x-ışınlarını gözlemler.
NuSTAR, Astrophysical Journal’da yayınlanan yeni bir çalışmada kritik bir rol oynadı. Çalışmanın başlığı “Gelgit Bozulması Olayı AT2021ehb: Göreceli Disk Yansımasının Kanıtı ve Disk-Korona Sisteminin Hızlı Evrimi.” Araştırmanın başyazarı Caltech’te yüksek lisans öğrencisi olan Yuhan Yao.
Bir kara delik çok yaklaşan bir yıldızı parçaladığında, buna gelgit bozulması olayı (TDE) denir. AT2021ehb, Dünya‘dan yaklaşık 250 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksideki SMBH’de meydana gelen bir TDE’nin adıdır. SMBH, Güneşimizden yaklaşık 10 milyon kat daha büyüktür. Bir yıldızı yok eden bir kara deliğin en yakın beşinci örneğidir ve astrofizikçilere NuSTAR ve diğer teleskoplarla TDE’leri incelemek için avantajlı bir fırsat vermiştir.
Kara delikler bazen yığılma diskleri adı verilen geniş malzeme diskleriyle çevrilidir. Bu diskler uzun zaman dilimlerinde, bazen binlerce yılda oluşmuş gaz birikimleridir. Diskler milyarlarca mil genişliğinde olabilir ve kara deliğe doğru döndükçe gaz ısınır ve tüm galaksileri gölgede bırakabilir. Astrofizikçilerin gözlemleyebildiği kara delikler bunlardır çünkü disk ve ışığı olmadan kara delik sadece bir kara deliktir.
Disk parlak olsa da, kara delik bir yıldızı parçalayıp tükettiğinde, bu TDE’den gelen ışık hala görülebilir. TDE’nin başlangıcından bitimine kadar birkaç hafta veya ay gibi kısa bir süre geçebilir, bu da onları gözlem için uygun hedefler haline getirir. Astrofizikçiler, bariz nedenlerden dolayı bütünüyle gözlemleyebilecekleri olaylarla özellikle ilgilenirler.
Bu TDE’deki kara delik mahkum yıldızı parçaladığında, x-ışını emisyonlarında gecikmeli ama dramatik bir artış oldu. X-ışınları, TDE’nin kara deliğin üzerinde korona adı verilen bir yapıda aşırı ısınmış malzeme yarattığının bir işaretidir. İşte NuSTAR burada devreye giriyor. Uzay teleskopları söz konusu olduğunda, NuSTAR x-ışınlarını ayrıntılı olarak gözlemlemede en iyisidir ve AT2021ehb’nin bize yakınlığı astrofizikçilere koronayı ve bir kara delik onu tamamen yutmadan önce yıldız malzemesine ne olduğunu gözlemlemek için olağanüstü bir fırsat verdi.
Kara deliğe en yakın bölge sıkıca paketlenmiştir. Bu durum gazı aşırı sıcaklıklara kadar ısıtır, elektronları atomlardan sıyırır ve plazma oluşturur. Korona bu milyar derecelik plazmadan oluşur. Oluşumunun kesin nedeni hala araştırılıyor, ancak muhtemelen yığılma diskindeki manyetik alan çizgileriyle bir ilgisi var. Bu çizgiler diskin dış bölgelerinde tahmin edilebilir, ancak daha yakınlarda alan çizgileri karışabilir, kırılabilir ve yeniden bağlanabilir. Bu aktivite parçacıkları o kadar hızlandırabilir ki aşırı ısınmış koronayı oluşturup x-ışınları yayabilirler.
Baltimore’daki Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü’nde gökbilimci olan çalışmanın eş yazarı Suvi Gezari, “Gelgit bozulması olayları bir tür kozmik laboratuvardır” dedi. “Bunlar, bir galaksinin merkezinde gizlenen devasa bir kara deliğin gerçek zamanlı beslenmesine açılan penceremizdir.”
Nature Astronomy’de 2022 yılında yapılan bir çalışma, bir kara deliğin jetlerini yaydığında, onlarla birlikte koronadan malzeme taşıdığını gösterdi. Bu çalışmanın başyazarı olan astrofizikçi Mariano Méndez, “Kulağa mantıklı geliyor, ancak yirmi yıldır korona ve jetin aynı şey olup olmadığı konusunda bir tartışma vardı” dedi. “Şimdi bunların birbiri ardına ortaya çıktığını ve jetin koronadan sonra geldiğini görüyoruz.”
Ancak bu çalışma bir TDE gözlemine dayanmıyordu. Bu çalışma anlayışımızı daha da ileri götürerek, bir kara deliğe çok yaklaşan bir yıldız ile bir kara deliğin göreli jetlerinin öncüsü olan koronanın oluşumu arasındaki bağlantıyı gösterdi.
Bir yıldız kara deliğe çok yaklaştığında, yıldızın deliğe en yakın tarafı önce parçalanır. Bu, yıldızın küresel formunu yok eder ve kara deliğin yığılma diskine akan ve deliğin etrafında dönmeye başlayan bir gaz akımı yaratır. Materyal akışı deliğin etrafında dönerken kendi kendisiyle çarpışır. Bilim insanları çarpışmaların şok dalgaları ve dışa doğru gaz akışları yarattığını düşünüyor. Bu akışlar UV ve X-ışınları da dahil olmak üzere spektrum boyunca ışık yayar.
Sonunda, malzeme yerleşir ve ışık emisyonları da sessizleşir. Yıldızın parçalanması, malzemenin ısınması ve ardından soğuması yaklaşık 100 gün sürdü. Zwicky Transient Facility (ZTF) 1 Mart 2021’de TDE’yi ilk tespit eden araç oldu. Ardından NASA’nın Swift Gözlemevi ve Nötron Yıldızı İç Kompozisyon Kaşifi (NICER) teleskopu kendi gözlemlerini gerçekleştirdi. Her biri ışığın farklı dalga boylarına daha duyarlıdır ve birlikte çalıştıklarında TDE gibi karmaşık astrofiziksel olayların daha eksiksiz resimlerini verirler.
Ancak ilk ısınma ve soğuma döneminden sonra beklenmedik bir şey oldu.
ZTF’nin yıldızı yok eden kara deliği ilk kez tespit etmesinden yaklaşık 300 gün sonra NASA’nın NuSTAR’ı kendi gözlemlerini gerçekleştirdi. NuSTAR sıcak koronayı buldu, ancak hiç jetin olmaması bilim insanlarını şaşırttı. Koronalar genellikle bir kara deliğin zıt taraflarından gelen rölativistik jetlerle ortaya çıkar.
Baş yazar Yuhan Yao, “Daha önce hiç jet olmadan X-ışını emisyonu olan bir gelgit bozulması olayı görmedik ve bu gerçekten muhteşem çünkü jetlere neyin neden olduğunu ve koronalara neyin neden olduğunu potansiyel olarak çözebileceğimiz anlamına geliyor” dedi. “AT2021ehb gözlemlerimiz, manyetik alanların koronanın nasıl oluştuğuyla bir ilgisi olduğu fikriyle uyumlu ve bu manyetik alanın bu kadar güçlenmesine neyin neden olduğunu bilmek istiyoruz.”
AT2021ehb gözlemlenen diğer TDE’lerden farklıdır. Diğer jetsiz TDE’lerden daha parlaktır. Parlaklık, 300 milyon derece olan 30 keV’de zirve yaptı. Parlaklığı, araştırmacıların “… 30 keV’ye kadar jetli olmayan bir TDE’nin ilk sert X-ışını spektrumu da dahil olmak üzere bir dizi yüksek kaliteli X-ışını spektrumu elde etmelerini sağladı” diye yazıyorlar.
Spektrum boyunca ışığın karmaşık davranışı, bu karmaşık olaylarda neler olup bittiğinin resmini çiziyor. Bu çalışma, TDE’leri bir kara deliğin koronasının ve nihayetinde jetlerinin oluşumuna bağlıyor. Ancak bu sadece bir TDE ve astrofizikçilerin üçü arasındaki ilişkileri anlamaları için daha fazla TDE gözlemine ihtiyaçları var.
Araştırmanın başyazarı Yao daha fazla TDE bulma çabalarına öncülük ediyor. Sadece NuSTAR ve diğerleri gibi teleskoplardan elde edilecek daha fazla veri kara delikler, TDE’ler, koronalar ve jetler hakkındaki anlayışımızı güçlendirebilir.
Yao, “Bulabildiğimiz kadar çok bulmak istiyoruz” dedi.
Kaynak: https://www.universetoday.com/159357/a-star-came-too-close-to-a-black-hole-it-didnt-end-well/
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı universetoday.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
