James Webb, Kozmik Büyüteçle 10 Milyar Işık Yılı Ötedeki Canavar Kara Deliği Doğrudan Tarttı

Yıldız Dinamiği: Görünmeyeni Tartmak

Merceklenmiş ve büyütülmüş bu görüntüyle ekip, JWST'nin NIRSpec İntegral Alan Spektrografına başvurdu. Bu cihaz, görüntüdeki her piksel için bir tayf yakalayarak bilim insanlarının, galaksinin merkezinden farklı uzaklıklardaki yıldızların hızlarını haritalamasına olanak tanıdı. "Yıldız dinamiği" olarak bilinen bu teknik, Samanyolu'nun merkezindeki kara deliği tartmak için kullanılan ve 2020 Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan yöntemin aynısıdır .

Süper kütleli bir kara deliğe daha yakın olan yıldızlar çok daha hızlı döner. Ekip, Kepler yasalarına dayanan basit hareketleri kullanarak yıldız hızlarının yarıçapa bağlı olarak nasıl değiştiğini modelleyerek, kara deliğin "etki alanını" - yani kütleçekiminin yıldızların hareketine tamamen hâkim olduğu bölgeyi - belirlemeyi başardı. Bu, doğrudan bir kütle ölçümüne olanak sağladı. Bu çalışmadan önce, en uzak doğrudan yıldız dinamiği ölçümü yalnızca yaklaşık 700 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir kara delik içindi. MRG-M0138, bu rekoru on kattan fazla bir farkla altüst etti .

Bulgular: Galaksisini Söndüren Bir Dev

Ölçüm, yaklaşık 6 milyar güneş kütlesinde bir kara deliği doğruladı . Ev sahibi galaksisi MRG-M0138 ise, yeni yıldız oluşumunu çoktan durdurmuş, devasa, kırmızı bir eliptik galaksi. Merkezindeki kara delik uykuda, yani şu anda büyük miktarda gazı içine çekip ısıtmıyor .

Bulgular şiddet dolu bir geçmişe işaret ediyor. MRG-M0138, bir zamanlar, büyüyen kara deliğe spiral çizen gazın gücüyle beslenen parlak bir kuasar olmalıydı. Bu aktif dönemde yayılan muazzam enerji, yıldız oluşumu için gereken gazı ısıtmış ve hatta galaksinin dışına atmış olabilir, böylece galaksinin yıldız fabrikalarını etkili bir şekilde kapatmıştır. Galaksinin bugünkü ölü ve sakin haliyle, kara deliğin uyuyan hali bu nedenle büyük olasılıkla birbiriyle bağlantılıdır; kara delik o kadar büyümüş ve güçlenmiştir ki, kendi ev sahibini söndürmüştür .

Birlikte Evrim Modellerine Meydan Okumak

Bu keşif, galaksilerin ve kara deliklerin birlikte nasıl büyüdüğüne dair düşüncelerimizin tam kalbine dokunuyor. Yakın evrende, merkezi bir kara deliğin kütlesi ile ev sahibi galaksinin merkezi şişkinliğinin özellikleri arasında sıkı bir ilişki vardır, bu da birbirlerine bağlı olarak evrimleştiklerini düşündürür. Bu ölçüm, bu ilişkinin her zaman var olmadığına ve kara deliklerin, ev sahibi galaksileri yıldızlarını oluşturmayı bitirmeden önce muazzam boyutlara ulaşabileceğine dair doğrudan bir kanıt sunuyor.

Veriler, erken evrendeki en yoğun bölgelerin, çevrelerindeki galaksiyi geride bırakacak şekilde son derece hızlı kara delik büyümesine sahne olduğunu gösteriyor . MRG-M0138 ölçümü, kara delik ve galaksinin büyümesinin her zaman sıkı sıkıya bağlı olduğunu varsayan basit birlikte evrim modellerine meydan okuyor. JWST, Euclid, Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ve Dev Magellan Teleskobu gibi yeni nesil yer tabanlı gözlemevleriyle yapılacak gelecekteki taramalar, bu mercekleme artı yıldız dinamiği tekniğini çok daha fazla galaksiye uygulayarak, kozmik zaman boyunca kara delik ve galaksi birlikte evriminin istatistiksel bir resmini oluşturmayı hedefliyor .