ESA’nın Samanyolu’ndaki Gaia görevi tarafından keşfedilen ilk iki kara deliğin konumu. Galaksimizin bu haritası da Gaia misyonu tarafından yapılmıştır. Gaia Kara Delik 1, Yılancı takımyıldızı yönünde bizden sadece 1560 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır ve Gaia Kara Delik 2, Erboğa takımyıldızında 3800 ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Galaktik terimlerle, bu kara delikler kozmik arka bahçemizde bulunuyor. Kredi: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO
ESA’nın Gaia görevi, yeni bir kara delik türünün keşfedilmesine yardımcı oldu. Yeni ailenin halihazırda iki üyesi var ve her ikisi de Dünya’ya bildiğimiz tüm diğer kara deliklerden daha yakın.
Bir gökbilimciler ekibi, Gaia tarafından izlenen yıldızların yörüngelerini inceledi ve bazılarının sanki kütleçekimsel olarak büyük nesnelerden etkilenmişler gibi gökyüzünde sallandılar. Birkaç teleskop nesneleri aradı, ancak hiçbir ışık bulunamadı ve geriye tek bir olasılık kaldı: kara delikler.
Gaia, Galaksimizin üç boyutlu bir haritasını çıkarmaya yönelik iddialı bir görevdir. Samanyolu, Galaksinin bileşimini, oluşumunu ve evrimini ortaya çıkaran süreçte. Kredi: ESA–D. Ducros, 2013
Yeni kara delik popülasyonu
ESA’nın Gaia görevinden elde edilen verileri kullanan gökbilimciler, Dünya’ya yalnızca en yakın değil, aynı zamanda en yakın ikinci kara deliği de keşfettiler. Kara delikler, Gaia BH1 ve Gaia BH2, bizden sadece 1560 ışıkyılı uzaklıkta Yılancı takımyıldızı yönünde ve 3800 ışıkyılı uzaklıkta Erboğa takımyıldızında yer almaktadır. Galaktik terimlerle ifade edersek, bu kara delikler kozmik arka bahçemizde bulunur.
İki kara delik, yoldaş yıldızlarının hareketleri incelenerek keşfedildi. Gökyüzündeki yıldızların hareketindeki garip bir “yalpalama”, çok büyük bir nesnenin yörüngesinde döndüklerini gösterdi. Her iki durumda da, nesneler Güneşimizden yaklaşık on kat daha ağırdır. Bu devasa yoldaşlar için çift yıldız sistemleri gibi diğer açıklamalar, herhangi bir ışık yaymıyor gibi göründükleri için göz ardı edildi.
Gökyüzündeki yıldızların “yalpalamasına” neden olan şey, diğer yıldızlardan, dış gezegenlerden veya kara deliklerden gelen yerçekimi çekimi. Bu görüntüde çeken nesne bir ötegezegendir. Kredi: ESA
Yakın zamana kadar, gökbilimcilerin bildiği tüm kara delikler, içeri düşen malzeme tarafından üretilen (genellikle X-ışınları ve radyo dalga boylarında) ışık emisyonuyla keşfedildi. Yeni kara delikler gerçekten de siyahtır ve yalnızca yerçekimi etkileriyle tespit edilebilir. Yıldızların kara deliğe olan uzaklıkları ve yıldızların etraflarındaki yörüngeleri, bilinen diğer kara delik ve yıldız ikili sistemlerinden çok daha uzundur. X-ışını ikili dosyaları olarak adlandırılan bu daha yakın yıldız-kara delik çiftleri, X-ışını ve radyo ışığında çok parlak olma eğilimindedir ve bu nedenle bulunmaları daha kolaydır. Ancak yeni keşifler, daha geniş ikili dizilerdeki kara deliklerin daha yaygın olduğunu gösteriyor.
“Bu yeni kara delik grubunu, zaten bildiklerimizden ayıran şey, onların yoldaş yıldızlardan geniş ölçüde ayrılmalarıdır. Yeni kara deliklerin kaşifi ve ABD’deki Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde ve Max-Planck Astronomi Enstitüsü’nde araştırmacı olan Kareem El-Badry, bu kara deliklerin muhtemelen X-ışın ikililerinden tamamen farklı bir oluşum geçmişine sahip olduğunu açıklıyor. Almanya, Heidelberg’de.
ESA’nın Gaia görevi, yeni bir kara delik türünün keşfedilmesine yardımcı oldu. Yeni ailenin zaten iki üyesi var ve her ikisi de Dünya’ya bildiğimiz diğer tüm kara deliklerden daha yakın. İki kara delik, Gaia’nın üçüncü veri yayınında yıldız konumlarının ve hareketlerinin ultra hassas ölçümleri incelenerek keşfedildi. Gökyüzündeki iki yıldızın hareketindeki garip bir “yalpalama”, çok büyük bir nesnenin yörüngesinde döndüklerini gösterdi.Bu devasa yoldaşlar için çift yıldız sistemleri gibi diğer açıklamalar, herhangi bir ışık yaymıyor gibi göründükleri için göz ardı edildi. Gaia’nın ikinci kara deliği BH2, Dünya’dan 3800 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor. Bir kırmızı dev yıldız ve muhtemelen bir kara delikten oluşan ikili bir sistemdir. Gaia Sky’da oluşturulan Gaia BH2’nin bu animasyonunda, yörüngeler doğru bir şekilde boyutlandırılmıştır, ancak arka delik çapı ölçekli değildir. Kaynak: ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO
Milyarlarca yıldızın hareketi
Kara delikler Gaia verileri kullanılarak keşfedildi. Gaia, milyarlarca yıldızın konumlarını ve hareketlerini doğru bir şekilde ölçer. Yıldızların gökyüzüne karşı hareketi, bu yıldızları yerçekimsel olarak etkileyen nesneler hakkında önemli ipuçları verebilir. Bu nesneler diğer yıldızları, ötegezegenleri ve ayrıca kara delikleri içerebilir.
“Bu keşif için Gaia’nın verilerinin doğruluğu çok önemliydi. Kara delikler, eşlik eden yıldızın etrafında dönerken küçük yalpalaması tespit edilerek bulundu. ESA’nın Gaia projesi bilim adamı Timo Prusti, başka hiçbir enstrümanın bu tür ölçümler yapamayacağını söylüyor.
Gaia, hareketin üç yönde doğru ölçümlerini sağladı, ancak yıldızların nasıl uzaklaşıp bize doğru hareket ettiğini daha kesin olarak anlamak için, ek radyal hız ölçümlerine ihtiyaç duyulmuştur. Yer tabanlı gözlemevleri bunları yeni bulunan kara delikler için sağladı ve bu, astronomların kara delikleri tespit ettikleri sonucuna varmak için son ipucunu verdi.
Görünmez kara delikler
Kara delikler genellikle tamamen görünmez değildir. görünmez. Üzerlerine malzeme düştüğünde, radyo ve X-ışınlarında ışık yayabilir. Gaia’nın ikinci kara deliği için, NASA’nın Chandra X-ray Gözlemevi ve yerdeki Güney Afrika MeerKAT radyo teleskopu bu ışığı aradı, ancak herhangi bir sinyal tespit edemediler.
“Hiçbir şey tespit etmememize rağmen, bu bilgi inanılmaz derecede değerli çünkü bize bir kara deliğin etrafındaki ortam hakkında çok şey anlatıyor. Yoldaş yıldızdan yıldız rüzgarı şeklinde çıkan birçok parçacık var. Ancak herhangi bir radyo ışığı görmediğimiz için, bu bize kara deliğin iyi bir yiyici olmadığını ve olay ufkunu çok fazla parçacık geçmediğini söylüyor. Bunun neden olduğunu bilmiyoruz ama öğrenmek istiyoruz!” diyor ikinci kara deliğin keşfedilmesine yardımcı olan ve ABD’deki Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde astronom olan Yvette Cendes.
Yeni kara delik türü hiç ışık yaymıyor, bu da onları büyük ihtimalle neredeyse görünmez yapıyor. çünkü yoldaş yıldızlarından çok daha uzaktalar. Gaia BH1 ve Gaia BH2, bilinen tüm kara deliklerin en geniş şekilde ayrılmış yörüngelerine sahiptir. Bunların aynı zamanda Dünya’ya en yakın bilinen kara delikler olmaları gerçeği, geniş ikili dizilerdeki daha pek çok benzer kara deliğin hâlâ keşfedilmeyi beklediğini gösteriyor.
“Bu çok heyecan verici, çünkü artık bu kara deliklerin Dünya’da olduğunu ima ediyor. geniş yörüngeler aslında uzayda yaygındır – kara delik ve yıldızın daha yakın olduğu ikili yörüngelerden daha yaygındır. Ama sorun onları tespit etmekte. İyi haber şu ki, Gaia hâlâ veri alıyor ve bir sonraki veri sürümü (2025’te), içinde gizemli kara delik arkadaşları olan bu yıldızlardan çok daha fazlasını içerecek,” diye açıklıyor Yvette.
Gaia’nın bir sonraki veri sürümü, 66 aylık gözlemlere dayanacak ve yıldızların yörüngeleri hakkında gelişmiş bilgiler içerecek. Bu arada gökbilimciler, geniş yörüngelerdeki bu kara deliklerin nereden geldiğini bulmakla meşgul olacaklar.
Kareem El-Badry şuna dikkat çekiyor: “Daha geniş sistemlerde kara deliklerin olabileceğinden şüpheleniyorduk, ancak değildik. nasıl oluştuklarından emindi. Onların keşfi, ikili yıldız sistemlerinin evrimi hakkındaki teorilerimizi uyarlamamız gerektiği anlamına geliyor, çünkü bu sistemlerin nasıl oluştuğu henüz net değil.”
“Gaia’nın Veri İşleme ve Analiz Konsorsiyumu, astrometrik ikilileri kompakt bir şekilde tanımlamak için yöntemler geliştiriyor. yoldaşlar. Tel Aviv Üniversitesi’nden ekip üyesi Tsevi Mazeh, bir sonraki Gaia veri yayınında iyi bir aday örneği sunmayı umuyoruz” diyor. Bilimsel topluluk, bu yeni hareketsiz karadelik popülasyonunu daha da genişletmeyi sabırsızlıkla bekliyor.
13 Haziran 2022’de Gaia, tek olmayan yıldız işlemesinin sonuçlarını ilk kez yayınladı. Gaia ikili yıldız araştırması, son iki yüzyılda ikili yıldızlar üzerine yapılan tüm çalışmaları geride bırakıyor. Bu iki kara delik, 813.000’den fazla ikili yıldız sistemini içeren bu katalogdaki çözümlerden ikisinin araştırılmasıyla bulundu. Gaia Data Release 4’ün, ikili yıldız çözümlerinin doğruluğunu daha da artırması ve muhtemelen takip için daha pek çok heyecan verici adayı ortaya çıkarması bekleniyor.
Referans: “Bir kara deliğin yörüngesinde dönen kırmızı bir dev”, Kareem El-Badry, Hans-Walter Rix, Yvette Cendes, Antonio C Rodriguez, Charlie Conroy, Eliot Quataert, Keith Hawkins, Eleonora Zari, Melissa Hobson, Katelyn Breivik, Arne Rau, Edo Berger, Sahar Shahaf, Rhys Seeburger, Kevin B Burdge, David W Latham, Lars A Buchhave, Allyson Bieryla, Dolev Bashi, Tsevi Mazeh ve Simchon Faigler, 30 Mart 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad799
.