Karadelikler Gaz Sıkarken Aynı Masa Adabını Kullanır: Yıldız Kütleli ve Süperkütleli Karadeliklerde Jet Oluşumu Ortak

Karadeliklerin en kolay şekilde tespit edilmesinin yolu onlardan çıkan gaz fışkırmalarına bakmaktan geçer. Bu iyonlaşmış gaz izleri, karadelikten ışık hızına yakın bir hızla uzaklaşır ve karadeliğin madde yutması sonucu oluşan sıcak plazmadan meydana gelen birikim diskleriyle ilişkilidir. Etkisiz karadelikler bu fışkırmaları üretmediği için daha zor bulunur; oysa bir karadeleğin fışkırama oluşturabilmek için ne kadar aktif olması gerekir? İşte yeni çalışma, Nature Astrophysics dergisinde yayımlandı ve tam da bu soruya odaklanıyor.

Araştırmacılar, yıldız kütleli süperkütleli karadeliklerin aynı “masa adabını” kullandığını ortaya koydu. Yıldız kütleli bir karadelekte etkinlik genellikle bir eş yıldızdan kaynaklanır ve fışkırama oluşumu için kritik tüketim hızının Eddington Limiti’nin ancak yüzde ikisi kadar olduğu bulundu.

Karadelikler Nasıl Fışkırama Oluşturuyor?

Yıldız kütleli karadelikler genellikle bir eş yıldızın etrafında döner. Karadelek, kendisine yakın yörüngede dolanan bu eş yıldızın dış katmanlarını sıyırır ve maddeyi kendi üzerine çeker. Ne kadar çok madde yakalarsa o kadar hızlı beslenir ve daha aktif hale gelir; ancak bu durum sınırsız sürmez.

Karadeleğin madde yutma hızı arttıkça ürettiği ısı ve ışık da büyür. Çok hızlı beslenen bir karadelek, içe düşen gazı iterek uzaklaştıran termal basıncı ortaya çıkarır; bu durum onu dolaylı olarak etkisiz hale getirir. Tüketimin üst sınırı Eddington Limiti olarak adlandırılır.

Karadelek ne kadar hızlı beslenirse o kadar çok ısı ve ışık üretir; ancak çok hızlanırsa ortaya çıkan termal basınç içe düşen gazı iter ve karadeleği etkisiz bırakır. Bu maksimum tüketim hızına Eddington Limiti denir.

Araştırma ekibi

Dikkat çeken nokta, yıldız kütleli bir karadelekin fışkırama oluşturmak için neredeyse bu limite ulaşması gerekmemesidir. Gözlemlere göre kritik hız Eddington Limiti’nin ancak yüzde ikisidir; işte bu yüzden çok sayıda yıldız kütleli karadelik fışkırama üretir.

Birincil ve ikincil fışkıramaların karşılaştırılması. Kaynak: Goodwin, et al.

Süperkütleli Karadelikler Farklı Beslenme Yöntemi Kullanır

Bu yıldız parçalama olayları güçlü X-ışınları üretebilir ve karadelikten fışkıramaların oluşmasını hızlandırabilir; ancak tüm olaylar X-ışını patlaması üretmez ve bunun neden tam olarak anlaşıldığı bilinmiyor. Daha da merak uyandıran durum, parlak yıldız parçalama olayı olmayan bazı süperkütleli karadeliklerin de fışkırama oluşturmasıdır.

Yirmi Olay Üzerinde Yapılan Gözlemler

Bu durumu anlamak için ekip yedi Tidal Disruption Event’ini inceledi. Olayları radyo, görünür ışık, ultraviyole ve X-ışını frekanslarında gözlemlediler. Yaklaşık on olay için ekip hem madde yutma hızını hem de fışkırama oluşumunu belirleyebildi.

Parlak olaylarda karadeleklerin kısa süreli bir Eddington Limiti üstü faz yaşadığı görüldü; bu aşamada hızlı şekilde madde yutan karadelikler ilk fışkıramaları oluşturur. Birkaç yıl sonra ise aynı karadelikler ikincil fışkıramaları üretmeye başlar. Bu dönemde karadelikler, birikim diskerinden Eddington Limiti’nin yüzde iki oranında madde tüketir; tıpkı yıldız kütleli karadeliklerdeki gibi.

Sonuç olarak uzun süreli fışkırama oluşumu için sürecinin ölçekten bağımsız olduğu görülüyor. Yıldız kütleli ve süperkütleli karadelikler birikim disk oluşturur; maddeyi yüzde iki seviyesinin üzerinde tüketirlerse fışkırama oluşur.

Araştırma ekibi

Bu bulgu, uzun süreli fışkırama oluşumunun ölçekten bağımsız olduğunu gösteriyor. Yıldız kütleli ve süperkütleli karadelikler birikim disk oluşturur ve maddeyi yüzde iki seviyesinin üstünde tüketirlerse fışkırama meydana gelir. Sonucun sunduğu büyük avantaj ise yıldız kütleli karadeliklerin dinamiğini çalışarak süperkütleli karadeliklerin anlaşılabileceğidir.