Gökbilimciler Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin kenarında spiral çizen güçlü manyetik alanları ortaya çıkardı

Astrofizik Merkezi’nden bilim adamlarının da dahil olduğu Olay Ufku Teleskobu (EHT) işbirliğinden yeni bir görüntü | Harvard & Smithsonian (CfA), süper kütleli kara delik Yay A‘nın (Sgr A) kenarından spiral şeklinde uzanan güçlü ve düzenli manyetik alanları ortaya çıkardı. Samanyolu Galaksisi’nin kalbinde gizlenen canavarın ilk kez polarize ışıkta görülen bu yeni görüntüsü, M87 galaksisinin merkezindeki kara deliğinkine çarpıcı biçimde benzeyen bir manyetik alan yapısını ortaya çıkardı. alanlar tüm kara delikler için ortak olabilir. Bu benzerlik aynı zamanda Sgr A*’da gizli bir jetin varlığına da işaret ediyor. Sonuçlar bugün The Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı.

Bilim insanları, Dünya’dan yaklaşık 27.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan Sgr A‘nın ilk görüntüsünü 2022’de yayınladılar ve Samanyolu’nun süper kütleli kara deliğinin M87’ninkinden bin kat daha küçük ve daha az kütleli olmasına rağmen, oldukça benzer. Bu, bilim adamlarının, ikisinin görünüşleri dışında ortak özellikleri paylaşıp paylaşmadığını merak etmesine neden oldu. Bunu öğrenmek için ekip Sgr A‘yı polarize ışıkta incelemeye karar verdi. M87* etrafındaki ışıkla ilgili daha önce yapılan çalışmalar, kara delik devinin etrafındaki manyetik alanların, onun çevredeki ortama güçlü madde jetleri fırlatmasına olanak tanıdığını ortaya çıkarmıştı. Bu çalışmayı temel alan yeni görüntüler, aynı durumun Sgr A* için de geçerli olabileceğini ortaya çıkardı.

CfA NASA Hubble Burs Programı Einstein Üyesi, Smithsonian Astrofizik Gözlemevi (SAO) astrofizikçisi ve projenin eşbaşkanı Sara Issaoun şöyle diyor ;

‘Şu anda gördüğümüz şey, Samanyolu galaksisinin merkezindeki kara deliğin yakınında güçlü, bükülmüş ve düzenli manyetik alanların olduğudur. Çok daha büyük ve daha güçlü M87* kara deliğinde görülene çarpıcı derecede benzer bir polarizasyon yapısına sahip olan Sgr A* ile birlikte, güçlü ve düzenli manyetik alanların, kara deliklerin etraflarındaki gaz ve maddeyle etkileşimi açısından kritik öneme sahip olduğunu öğrendik.’

Işık, nesneleri görmemizi sağlayan salınan veya hareket eden bir elektromanyetik dalgadır. Bazen ışık tercih edilen bir yönde salınır ve biz buna “kutuplanmış” diyoruz. Her ne kadar polarize ışık bizi çevrelese de insan gözü için “normal” ışıktan ayırt edilemez. Bu kara deliklerin etrafındaki plazmada, manyetik alan çizgileri etrafında dönen parçacıklar, alana dik bir polarizasyon modeli kazandırır. Bu, gökbilimcilerin kara delik bölgelerinde olup bitenleri giderek daha canlı ayrıntılarla görmelerine ve manyetik alan çizgilerini haritalandırmalarına olanak tanıyor.

Harvard Black Hole Initiative Fellow ve proje eşbaşkanı Angelo Ricarte;

Kara deliklerin yakınındaki sıcak parlayan gazdan gelen polarize ışığı görüntüleyerek, kara deliğin beslediği ve fırlattığı gaz ve maddenin akışını sağlayan manyetik alanların yapısını ve gücünü doğrudan çıkarıyoruz. Polarize ışık bize astrofizik, gazın özellikleri ve kara delik beslenirken meydana gelen mekanizmalar hakkında çok daha fazla şey öğretiyor.”

Ancak polarize ışıkta kara delikleri görüntülemek, bir çift polarize güneş gözlüğü takmak kadar kolay değildir ve bu özellikle, fotoğraf çekmek için yerinde duramayacak kadar hızlı değişen Sgr A* için geçerlidir. Süper kütleli kara deliğin görüntülenmesi, çok daha istikrarlı bir hedef olan M87‘yi yakalamak için daha önce kullanılanların ötesinde karmaşık araçlar gerektirir. CfA doktora sonrası araştırmacısı ve SAO astrofizikçisi Paul Tiede şunları söyledi: “Sgr A‘nın polarize bir görüntüsünü oluşturabilmemiz heyecan verici. İlk görüntü, onun dinamik doğasını anlamak ve ortalama yapısını ortaya çıkarmak için aylarca süren kapsamlı bir analiz gerektirdi. polarize bir görüntü, kara deliğin etrafındaki manyetik alanların dinamiğinin zorluğunu artırır. Modellerimiz genellikle oldukça türbülanslı manyetik alanları tahmin ediyordu, bu da polarize bir görüntü oluşturmayı son derece zorlaştırıyordu. Neyse ki, kara deliğimiz çok daha sakin ve ilki yapıyor. görüntü mümkün.”

Bilim insanları, her iki süper kütleli kara deliğin polarize ışıktaki görüntülerine sahip olmaktan heyecan duyuyor çünkü bu görüntüler ve onlarla birlikte gelen veriler, farklı boyut ve kütlelerdeki kara delikleri karşılaştırmanın ve karşılaştırmanın yeni yollarını sunuyor. Teknoloji geliştikçe, görüntülerin kara deliklerin daha fazla sırrını, benzerliklerini veya farklılıklarını ortaya çıkarması muhtemeldir.

Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden doktora sonrası araştırmacı Michi Bauböck şunları söyledi: “M87* ve Sgr A* birkaç önemli açıdan farklı: M87* çok daha büyük ve çevresinden çok daha hızlı madde çekiyor Yani manyetik alanların da çok farklı görünmesini bekleyebilirdik ama bu durumda oldukça benzer çıktılar, bu da bu yapının tüm kara deliklerde ortak olduğu anlamına gelebilir. kara delikler, jetlerin nasıl oluştuğundan ve fırlatıldığından kızılötesi ve X-ışını ışığında gördüğümüz parlak işaret fişeklerinin hangi güçlere sahip olduğuna kadar birçok açık soruyu yanıtlamamıza yardımcı oluyor.”

EHT, 2017’den bu yana çeşitli gözlemler gerçekleştirdi ve Nisan 2024’te tekrar Sgr A‘yı gözlemlemesi planlanıyor. EHT yeni teleskoplar, daha büyük bant genişliği ve yeni gözlem frekansları ekledikçe görüntüler her yıl iyileşiyor. Önümüzdeki on yıl için planlanan genişletmeler, Sgr A‘nın yüksek çözünürlüklü filmlerine imkan tanıyacak, gizli bir jeti ortaya çıkarabilecek ve gökbilimcilerin diğer kara deliklerdeki benzer polarizasyon özelliklerini gözlemlemesine olanak tanıyacak. Bu arada EHT’nin uzaya uzatılması, kara deliklerin her zamankinden daha keskin görüntülerini sağlayacak.

CfA, önümüzdeki on yılda EHT’yi keskin bir şekilde geliştirmek için birçok büyük girişime liderlik ediyor. Yeni nesil EHT (ngEHT) projesi, birden fazla yeni radyo antenini çevrimiçi hale getirmeyi, eşzamanlı çok renkli gözlemleri mümkün kılmayı ve dizinin genel hassasiyetini artırmayı hedefleyerek EHT’nin dönüştürücü bir yükseltmesini üstleniyor. NgEHT genişletmesi, dizinin olay ufku ölçeklerinde süper kütleli kara deliklerin gerçek zamanlı filmlerini çekmesine olanak tanıyacak. Bu filmler, olay ufkunun yakınındaki ayrıntılı yapı ve dinamikleri çözecek ve Genel Görelilik tarafından tahmin edilen “güçlü alan” yerçekimi özelliklerinin yanı sıra Evrendeki büyük ölçekli yapıları şekillendiren birikim ve göreli jet fırlatma arasındaki etkileşimi de odak noktasına getirecek. Bu arada Kara Delik Kaşifi (BHEX) görev konsepti, EHT’yi uzaya genişleterek astronomi tarihindeki en keskin görüntüleri üretecek. BHEX, kara deliklerin etrafındaki güçlü mercekli emisyonun oluşturduğu keskin bir halka özelliği olan “foton halkasının” tespit edilmesini ve görüntülenmesini sağlayacaktır. Bir kara deliğin özellikleri, foton halkasının boyutuna ve şekline damgasını vuruyor; düzinelerce kara deliğin kütleleri ve dönüşleri ortaya çıkıyor, bu da bu garip nesnelerin nasıl büyüdüğünü ve ev sahibi galaksilerle nasıl etkileşime girdiğini gösteriyor.

Gözlemlerin yapıldığı Nisan 2017’de EHT’de yer alan teleskoplar şunlardı: Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizisi (ALMA), Atacama Yol Bulucu Deneyi (APEX), IRAM 30 metrelik Teleskop, James Clerk Maxwell Teleskobu (JCMT), Büyük Milimetre Teleskobu Alfonso Serrano (LMT), Milimetre-altı Dizisi (SMA), UArizona Milimetre-altı Teleskobu (SMT), Güney Kutbu Teleskobu (SPT).

O tarihten bu yana EHT, ASIAA ve CfA tarafından işletilen Grönland Teleskobu’nu (GLT), Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisi’ni (NOEMA) ve Kitt Peak’teki UArizona 12 metrelik Teleskobu ağına ekledi.

Bu yazı sciencedaily sitesinde yayınlanmıştır.