NGC 4151 galaksisinin merkezindeki devasa kara delik

NASA ve JAXA’dan bir grup bilim insanı, XRISM (X-Işını Görüntüleme ve Spektroskopi Misyonu) kullanarak NGC 4151 galaksisinin merkezindeki devasa kara deliği inceledi.

XRISM, Süper Kütleli Kara Deliğin Yakınındaki Element Kompozisyonunu Açıkladı

Bu sanatçının konsepti, XRISM’in NGC 4151’in X-Işını spektrumunda ortaya çıkan demirin olası konumlarını gösteriyor. Bilim insanları, X-Işını yayan demirin, kara deliğe yakın, sıcak birikim diskinde olduğunu düşünüyor. X-Işını soğuran demir daha uzakta, torus adı verilen daha soğuk bir malzeme bulutunda olabilir. Resim Kredisi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi Kavramsal Görüntü Laboratuvarı XRISM’in Resolve cihazı kara deliğin etrafındaki alanın ayrıntılı bir spektrumunu yakaladı; zirveler ve düşüşler, bize hangi elementlerin mevcut olduğunu söyleyebilen ve kara deliğe yaklaştıkça maddenin kaderi hakkında ipuçları verebilen kimyasal parmak izleri gibidir.

“Crism” olarak telaffuz edilen XRISM, NASA ile ortaklaşa JAXA (Japonya Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı) tarafından öncülük ediliyor ve ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı) katkılarıyla destekleniyor. Görev 6 Eylül 2023’te başlatıldı. Görevin ayrılmaz bir parçası olan mikrokalorimetre spektrometresi Resolve, NASA ve JAXA tarafından ortaklaşa geliştirildi.

Sarmal gökada NGC 4151, kuzeydeki takımyıldız Av Köpekleri yönünde, yaklaşık 43 milyon ışıkyılı uzaklıkta yer almaktadır. Merkezindeki süper kütleli kara delik Güneş’ten 20 milyon kat daha büyüktür. Galaksinin aktif olması olağanüstü derecede parlak ve değişken merkezinin nedenidir. Değişkenlik, kara deliğe doğru spiral şeklinde hareket eden gaz ve tozun ısınması ve sürtünme ve yerçekimi kuvvetleri nedeniyle kara deliğin etrafında bir birikim diski oluşturmasıyla ortaya çıkıyor.

Kara deliğin kenarındaki malzemenin bir kısmı, diskin her iki tarafından neredeyse ışık hızında fırlayan ikiz parçacık jetleri üretiyor. Biriktirme diskinin çevresinde simit olarak bilinen, çörek şeklinde yumuşak bir malzeme bulutu bulunur. NGC 4151, bilinen en yakın aktif gökadalar arasındadır. Bilim insanları, NASA’nın Chandra X-Ray Gözlemevi ve Hubble Uzay Teleskobu gibi diğer görevlerden gelen verileri inceleyerek kara delikler ve çevreleri arasındaki etkileşim hakkında daha fazla bilgi edinebilirler. Bu bilgi, galaktik merkezlerdeki süper kütleli kara deliklerin kozmik zaman boyunca nasıl büyüdüğünü anlamalarına yardımcı olabilir.

Galaksi, alışılmadık X-Ray parlaklığı nedeniyle XRISM için mükemmel bir erken hedefti. NGC 4151’in çözümleme spektrumu, 6,5 keV’den biraz daha düşük enerjilerde bir demir emisyon çizgisi veya keskin bir tepe noktası göstermektedir. Gökbilimciler, kara deliklerin etrafındaki sıcak, parıldayan bölgelerden gelen X-Işınlarının aktif galaksilerin gücünün büyük bir kısmını oluşturduğuna inanıyor. Diskteki soğutucu gazdan yansıyan X-Işınları, oradaki demirin floresans vermesine neden olarak belirli bir X-Işını zirvesi yaratır. Bu, gökbilimcilerin kara deliğe çok daha yakın olan diski ve patlama bölgelerini daha net bir şekilde tasvir etmelerini mümkün kılıyor.

Spektrumda yaklaşık 7 keV’lik başka düşüşler de var. Bu düşüşler torustaki demir tarafından da oluşturuldu, ancak emisyondan ziyade X-Işınının emilmesiyle oluştu. Bunun nedeni, oradaki malzemenin disklerden çok daha soğuk olmasıdır. Tüm bu radyasyonun enerjisi, insan gözünün algılayabileceği ışığın enerjisinin yaklaşık 2.500 katıdır. XRISM’in tanımlayabildiği elementler arasında demir de bulunmaktadır. Kaynağa bağlı olarak teleskop argon, kalsiyum, kükürt ve diğer elementleri de tespit edebilir. Astrofizikçiler, X-Ray gökyüzüne dağılmış kozmik olayların her birinden farklı şeyler öğrenebilirler.

XRISM, ESA’nın işbirlikçisi olduğu ortak bir NASA/JAXA misyonudur. Kanada Uzay Ajansı (CSA), NASA’nın bir parçası olarak bilime katkıda bulunuyor.