Tokyo Üniversitesi’ndeki bir araştırma ekibi, evrenin tarihi boyunca kuasarların çevredeki karanlık madde halelerinden etkilenen tutarlı bir aktivasyon modeli keşfetti. Çalışma, kara delik oluşumu, büyümesi ve evrenin daha geniş evrimi hakkında daha derin bilgiler sunuyor.
Karanlık madde, süper kütleli kara delikleri tarih boyunca tutarlı bir şekilde enerjik kuasarlara dönüştürüyor ve geçmişe yönelik çıkarımlar da sunuyor. evrenin evrimi.
Her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunur. Belli bir boyutun ötesinde bunlar aktif hale gelir, büyük miktarda radyasyon yayar ve sonra kuasar olarak adlandırılır. Bunların, galaksiyi çevreleyen, maddeyi merkeze doğru yönlendiren ve kara deliği besleyen devasa karanlık madde halelerinin (DMH) varlığıyla etkinleştirildiği düşünülüyor.
Tokyo Üniversitesi’nden bilim adamlarının da aralarında bulunduğu bir araştırmacı ekibi, , ilk kez yüzlerce antik kuazarı araştırdı ve bu davranışın tarih boyunca oldukça tutarlı olduğunu buldu. Pek çok büyük ölçekli süreç evrenin ömrü boyunca çeşitlilik gösterdiğinden bu şaşırtıcıdır, dolayısıyla kuasar aktivasyon mekanizması tüm evrenin evrimi üzerinde anlamlar taşıyabilir.
Dikey eksen, aktif çekirdeğe sahip gökadalar olan kuasarları çevreleyen karanlık madde halelerinin kütlesini göstermektedir. Yatay eksen, solda şimdiki zaman ile evrenin yaşını gösterir. Evrenin pek çok özelliğinin bu zaman ölçeklerinde değiştiği göz önüne alındığında, bir kuasarın DMH kütlesinin sabit kalması şaşırtıcıdır. Kredi: ©2023 Arita ve ark. CC-BY
Karanlık Madde Halelerini Ölçmek
DMH’lerin kütlesini ölçmek kolay değildir; Karanlık maddenin gerçek doğasının bilinmediği göz önüne alındığında, eğer madde kullanmak doğru kelime olsa bile, bulunması oldukça zor bir madde olduğu biliniyor. Onun var olduğunu yalnızca galaksiler gibi büyük yapılar üzerindeki çekimsel etkisi nedeniyle biliyoruz. Dolayısıyla karanlık madde ancak onun cisimler üzerindeki kütleçekimsel etkilerine ilişkin gözlemler yapılarak ölçülebilir. Bu, bir şeyi çekme veya hareketini etkileme biçimini ya da karanlık maddeden şüphelenilen bir alanın arkasındaki nesnelerin merceklenmesi (ışığın bükülmesi) yoluyla da olabilir.
Ne kadar zayıf olduğu göz önüne alındığında, büyük mesafelerde zorluk daha da artıyor. ışık daha uzak ve dolayısıyla eski bir olaydan gelebilir. Ancak bu, Astronomi Bölümü’nden Profesör Nobunari Kashikawa ve ekibini astronomide uzun zamandır merak edilen bir soruyu yanıtlamaya çalışmaktan alıkoymadı: Kara delikler nasıl doğuyor ve nasıl büyüyorlar?
Araştırmacılar Bunu, her galaksinin kalbinde bulunan en büyük tür olan süper kütleli kara deliklerle ilişkili olarak keşfetmeye özellikle istekliyiz. Eğer bazıları o kadar büyük kütlelere sahip olmasaydı, inanılmaz derecede güçlü madde jetleri veya radyasyon küreleri üretmeye başlamasaydı, her iki durumda da kuasar dediğimiz şeye dönüşmeseydi, bunları incelemek çok zor olurdu. Bunlar o kadar güçlü ki, artık onları modern teknikler kullanarak uzak mesafelerden bile gözlemleyebiliyoruz.
Temel araştırmacı Junya Arita ve yardımcı araştırmacı Yoshihiro Takeda, tesisin kontrol odasında gözlemler yapıyor. Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi. Kredi: ©2023 Nobunari Kashikawa CC-BY
Bulgular ve Çıkarımlar
“Evrendeki aktif bir kara deliği çevreleyen karanlık madde halelerinin tipik kütlesini ilk kez ölçtük. 13 milyar yıl önce” dedi Kashikawa. “Kuazarların DMH kütlesinin güneşimizin kütlesinin yaklaşık 10 trilyon katı kadar oldukça sabit olduğunu bulduk. Bu tür ölçümler kuasarların etrafındaki daha yeni DMH için yapılmıştır ve bu ölçümler, daha eski kuasarlar için gördüklerimize çarpıcı biçimde benzemektedir. Bu ilginç çünkü milyarlarca yıl önce ya da şu anda meydana gelmesine bakmaksızın, bir kuasar’ı etkinleştiriyor gibi görünen karakteristik bir DMH kütlesinin var olduğunu öne sürüyor.”
Uzun mesafelerdeki kuasarlar sönük görünür, çünkü ışık Onları uzun zaman önce bırakmış olan parçacıklar yayılmış, araya giren madde tarafından emilmiş ve evrenin zamanla genişlemesi nedeniyle neredeyse görünmez kızılötesi dalga boylarına doğru gerilmiştir. Bu nedenle, projesi 2016’da başlayan Kashikawa ve ekibi, bir dizi farklı enstrümanı içeren çok sayıda gökyüzü araştırması kullandı; bunlardan en önemlisi, ABD’nin Hawaii eyaletinde bulunan Japonya’nın Subaru Teleskobu’ydu.
“Yükseltmeler Subaru’nun her zamankinden daha uzağı görmesini sağladı, ancak gözlem projelerini uluslararası düzeyde genişleterek daha fazlasını öğrenebiliriz” dedi Kashikawa. “ABD merkezli Vera C. Rubin Gözlemevi ve hatta AB tarafından bu yıl fırlatılan uzay merkezli Euclid uydusu, gökyüzünde daha geniş bir alanı tarayacak ve kuasarların çevresinde daha fazla DMH bulacak. Galaksiler ile süper kütleli kara delikler arasındaki ilişkinin daha eksiksiz bir resmini oluşturabiliriz. Bu, kara deliklerin nasıl oluşup büyüdüğüne dair teorilerimize bilgi sağlamaya yardımcı olabilir.”
Referans: “Subaru High-z Düşük Parlaklığa Sahip Kuasarların Keşfi (SHELLQ’ler). XVIII. Junya Arita, Nobunari Kashikawa, Yoshiki Matsuoka, Wanqiu He, Kei Ito, Yongming Liang, Rikako Ishimoto, Takehiro Yoshioka, Yoshihiro Takeda, Kazushi Iwasawa, Masafusa Onoue, Yoshiki Toba ve Masatoshi tarafından yazılan z ∼ 6”daki Kuasarların Karanlık Madde Halo Kütlesi Imanishi, 8 Eylül 2023, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ace43a
J.A. Uluslararası Yer-Uzay Biliminde Mükemmellik Yüksek Lisans Programı (IGPEES) tarafından desteklenmektedir. N.K. Japonya Bilimsel Araştırma Hibe Yardımı Yoluyla Bilimin Teşvik Edilmesi Derneği 21H04490 tarafından desteklenmiştir. Y.M. Japonya Bilimi Teşvik Derneği KAKENHI hibe No. JP17H04830 ve No. 21H04494 tarafından desteklenmiştir. K.I. MCIN/AEI/10.13039/501100011033 tarafından finanse edilen PID2019-105510GB-C33 hibesi ve ICCUB’a (CEX2019-000918-M) verilen “Mükemmellik Birimi Mar’ia de Maeztu 2020-2023” tarafından sağlanan desteği kabul eder. M.O. Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (12150410307) tarafından desteklenmektedir.