Gökbilimciler nihayet kozmik bir soğuk vakayı çözmüş olabilir: Evrendeki en büyük galaksiler neden bu kadar az yıldıza sahip? X-ışını Görüntüleme ve Tayf Ölçüm Misyonu'ndan (XRISM) gelen yeni veriler, süper kütleli kara deliklerin suçlu olduğunu, yıldız oluşumu için gereken gazı savurduğunu gösteriyor.

Mevcut modeller, en büyük galaksilerin yıldız kütlesiyle patlaması gerektiğini öngörüyor, ancak gözlemler önemli bir açık olduğunu gösteriyor. Michigan Üniversitesi doktora öğrencisi Xin "Cindy" Xiang, XRISM verilerini kullanarak önde gelen bir açıklamayı araştırdı ve doğrudan kara deliklere işaret eden kanıtlar buldu.

Çoğu insan kara delikleri, kütle çekimi o kadar güçlü ki ışığın bile kaçamadığı nesneler olarak bilir. Ancak kara delikler çevrelerinde son derece parlak bölgeler de oluşturabilir. Gaz ve toz içe doğru spiral çizerken, muazzam miktarda enerji yayan bir birikim diski oluştururlar; buna güçlü X-ışınları da dahildir.

Birikim diskleri evrendeki en enerjik ortamlardan bazılarıdır. Kara deliğe doğru düşen malzeme, yerçekimi ve sürtünme ile yoğun şekilde sıcak bir plazma haline gelene kadar ısıtılır. Aynı zamanda disk, güçlü madde çıkışları başlatabilir.

Bu rüzgarlar, gazı bir galaksiden süpürecek kadar güçlü olabilir. Gaz yeni yıldızlar yapmak için gereken ham madde olduğundan, bu tür çıkışlar gelecekteki yıldız oluşumunu önemli ölçüde azaltabilir.

XRISM'den gelen veriler bu olasılığı destekliyor. Misyon, Japon Havacılık ve Uzay Araştırma Ajansı tarafından NASA ve Avrupa Uzay Ajansı ortaklığıyla yürütülüyor.

"Daha önce, XRISM olmadan, çıkışların yalnızca geniş özelliklerini görebiliyorduk," dedi Xiang. "Ancak önemli soruları yanıtlamak için ince özellikleri çözümleyebilmeniz gerekiyor. Yapıları ve geometrileri nedir? Rüzgarlar nasıl ve ne zaman başlatılıyor?"

2023'te fırlatılan XRISM, bilimsel gözlemlerine 2024 sonbaharında başladı. Enerji çözünürlüğü, öncekine göre kabaca 10 kat daha iyi, bu da gökbilimcilerin kara delik ortamlarını çok daha ayrıntılı incelemesine olanak tanıyor.

Xiang ve işbirlikçileri, Dünya'dan 50 milyon ışık yılından biraz fazla uzaklıkta bulunan parlak bir galaksi olan NGC 4151'e odaklandı. Merkezinde, süper kütleli bir kara deliğin aktif olarak madde tükettiği ve ışıltılı bir birikim diski oluşturduğu aktif bir galaktik çekirdek (AGN) bulunuyor. Bu, NGC 4151'i kara delik kaynaklı çıkışları incelemek için ideal bir laboratuvar haline getiriyor.

"XRISM ile en parlak AGN'leri gözlemlemede en yüksek çözünürlüğe sahibiz ve şimdiye kadar bir birikim diski için gözlemlediğimiz en zengin çıkış bilgilerini alıyoruz," dedi Xiang.

Michigan Üniversitesi astronomi profesörü Jon Miller ile birlikte çalışan Xiang, daha önce NGC 4151'in birikim diskinden gelen rüzgarların, malzemeyi sistemden atmaya yetecek hızlara ulaşabildiğini göstermişti. Ayrıca bu çıkışları yönlendiren olası mekanizmayı da tanımladı: manyetosantrifüj sürücü, güneş patlamalarını tetikleyene benzer.

Kaliforniya, Pasadena'daki Amerikan Astronomi Derneği'nin 248. toplantısında Xiang, NGC 4151'in güçlü rüzgarlarının ne zaman aktif olduğunu belirlemek için yeni bir yöntem sundu. Yaklaşım, araştırmacıların diğer galaksilerde benzer çıkışları tanımlamasına ve evrendeki AGN'lerin anlaşılmasını geliştirmesine yardımcı olabilir.

AGN rüzgarları zaman içinde çarpıcı biçimde değişebildiğinden, Xiang'ın en hızlı ve en güçlü çıkışların ne zaman meydana geldiğini belirlemesi gerekiyordu. Bunu yapmak için, NGC 4151'in yüzlerce günlük XRISM gözlemini analiz etti.

Çalışması, galaksinin X-ışını çıkışının parlamalarla parladığı dönemlere ve sonraki saatlerde X-ışını sinyalinin nasıl evrildiğine odaklandı.

Parlaklığı ölçmenin yanı sıra Xiang, tespit edilen X-ışınlarının nispeten sert mi yoksa yumuşak mı olduğunu, görünür ışıktaki renge benzer bir özelliği inceledi. Bu ölçümleri renk yoğunluğu indeksi adı verilen yeni bir metrikte birleştirdi. Miller, adı "cindicity" olarak kısaltmayı önerdi.

"Kısmen adım Cindy olduğu için," dedi Xiang. "Ama fikir şu ki, gelecekte bana kaynağınızın cindicity'sini söyleyebilirsiniz..."