Kara delik jetleri galaksilerin evrimini etkileyebiliyor

Son on yıllarda gökbilimciler, süper kütleli kara deliklerin galaksilerinin evrimini ciddi biçimde etkileyebildiğine dair kanıtlar buldu. Bu devler yıldız oluşumuna ayrılan maddeyi yutarak yıldız doğumunu söndürebiliyor. Öte yandan bu açgözlü canavarlardan fırlayan jetler, gazca zengin bölgeleri enerjiyle doldurup bu alanlarda yeni yıldız kümelerinin doğma olasılığını artırabiliyor.

Arizona Eyalet Üniversitesi ve Hindistan'daki Raman Araştırma Enstitüsü'nden bir gökbilimci ekibinin yeni çalışması, Samanyolu'nun da aralarında olduğu birçok galaksiyi saran büyük gaz zarflarına odaklandı. Galaksi çevresi ortamı (CGM) denen bu rezervuar çok büyük olabiliyor; bazen galaksinin görünen kısmının 10 ila 20 katına uzanıyor. CGM, bir galaksinin uzun vadeli evrimine katkı sağlayan ve onu düzenleyen bir "baryon rezervuarı". Buradaki gazlar komşu galaksiye akıp kütleçekimi altında kümelendiğinde yıldız doğumu için değerli bir hammadde kaynağı oluyor.

Ekipten Sanchateeta Borthakur (ASU) ve Namrata Roy (RRI), etkin jetlere sahip yüzlerce galaksinin gözlemlerini birleştirdi. Gözlemler, Arizona'daki Kitt Peak'te 4 metrelik Mayall Teleskobu'na bağlı Karanlık Enerji Tayf Aracı (DESI) taramasından ve Avrupa'daki düşük frekanslı radyo dizisi LOFAR İki Metre Gökyüzü Taraması'nın (LoTSS) radyo jeti ölçümlerinden geliyordu. Araştırmacılar özellikle jetlerden gelen birleşik ölçümleri aldı ve iyonize hidrojenin (H-alfa) ayırt edici sinyallerini aradı.

Sonuç, radyo jetlerinin eksenlerinde çok net ve güçlü bir sinyal kümesi oldu. Bu, jetlerin geçtikleri yol boyunca gazları "ısıttığı" anlamına geliyor. Etkileri en çok jetlerin CGM ile temas ettiği yerde ve jetler uzayda ilerleyip yüksek enerjilerini saldıkça daha uzaktaki noktalarda güçlü. Her iki yerde de şok cepheleri ve enerji salınımı gazı ya aydınlatabiliyor ya da dağıtabiliyor. Bunun sonucunda, şoklanan bölgeler boyunca bir yıldız oluşumu dalgası ya da jetin gaz kaynağını bozduğu yerlerde yıldız doğumunun "bastırılması" ortaya çıkıyor. Roy'a göre jetlerin eylemi süper kütleli kara deliklerin gücü hakkında şaşırtıcı bir şeyi gösteriyor: "Şaşırtıcı soru şu: Bu kadar küçük bir şey, bu kadar devasa bir şeyi enerjik olarak nasıl etkileyebilir?"

Etkin çekirdekli galaksiler (AGN) olarak anılan, etkin kara deliklere ve jetlere sahip galaksilerin jetleri boşlukta oluşmuyor; gökbilimciler bu yüzden etkinliklerin izini çevredeki CGM'de aradı. Roy, en çok heyecan veren şeyin bağlantının ölçeği olduğunu belirtiyor: Bir kara delik galaksiye kıyasla inanılmaz küçük, ama etkisi yüz binlerce ışık yılına, galaksinin dış kısımlarının çok ötesine ulaşabiliyor. Jet enerjiyi dışarı taşıyor ve gaz yol boyunca parlıyor.

Göreli jetler olarak da bilinen bu yapılar, kara delikten uzaklaşan, yüksek oranda daraltılmış, yüksek enerjili ve hızlı iki akıntı olarak çiftler halinde oluşur. Madde kara deliğin yakınında dönerek aşırı ısınırken üretilirler. Isının bir yere gitmesi gerekir ve jet bu şekilde oluşur. Jetler radyo frekansları da dahil tüm dalga boylarında ışıma yapar; bu da ayrıntılı incelemeyi mümkün kılar. Taşıdıkları enerjiyi Dünya'dan X-ışını, radyo ve diğer araçlarla saptıyoruz. Jetlerin gaz bulutlarını ısıtması, karıştırması ve şoklaması, bir galaksinin büyümesini ya frenleyebilir ya da hızlandırabilir. Kara delik yakın çevresindeki gazı tüketirse ya da jeti galaksinin daha uzak köşelerindeki kaynakları yok ederse, galaksinin ne kadar hızlı büyüyebileceği büyük ölçüde etkilenir. En kötü senaryoda kara delik ve jetlerinin etkinliği galaksiyi durgun hale getirebilir; yani çok az yıldız oluşturur ya da hiç oluşturmaz.

Jetler kara delikten uzakta CGM'deki gaz bulutlarını bozuyor ve enerjilendiriyorsa, jetlerin aktığı bölgeler boyunca yıldız oluşumu patlamaları olasılığı çok daha yüksek. Bu nedenle gazın nasıl etkilendiğini bulmak için jet eksenleri boyunca bakmak önem taşıyor. Gelecekte gökbilimciler bu tür etkileşimin daha fazla simülasyonunu yapabilir ve DESI ile LOFAR gibi gözlemlere yenilerini ekleyebilir. Beklenti, AGN'lerdeki radyo jetleri ile galaksilerin çevresinde hale oluşturan CGM arasında zaten gözlenen etkileşimleri daha sağlam biçimde anlamak.

Kaynak: Universe Today