V404 Cygni: Bir Kara Deliğin Çevresindeki Dev Halkalar!

Bu görüntü, NASA'nın Chandra X-ray Gözlemevi ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi kullanılarak çekilmiş, bir kara deliğin etrafındaki muhteşem bir halka setini içeriyor. Dev halkaların X-ışını görüntüleri, doktor muayenehanelerinde ve havaalanlarında yapılan X-ışınlarına benzer bir prensip kullanarak galaksimizde bulunan tozlar hakkında bilgi verir.

Kara delik, Dünya'dan yaklaşık 7.800 ışık yılı uzaklıkta bulunan V404 Cygni adlı ikili bir sistemin parçasıdır. Yukarıda fotoğrafı verilen bu sistem hakkında bazı temel bilgileri şöyle özetleyebiliriz:

• Kredi: X-ray: NASA/CXC/U.Wisc-Madison/S. Heinz ve diğerleri; Optik/IR: Pan-STARRS
• Ölçek: Görüntü, yaklaşık 80 ışıkyılı (35 arkdakika) genişliğindedir.
• Kategori: Kara Delik
• Takımyıldız: Kuğu
• Gözlem Tarihi: 13 ve 29 Temmuz 2015
• Gözlem Süresi: 18 saat 51 dakika
• Enstrüman: ACIS
• Tahmini Uzaklık: Yaklaşık 7.800 ışıkyılı

Kara delik, Güneş'in kütlesinin yaklaşık yarısına sahip bir yoldaş yıldızdan aktif olarak malzemeyi görünmez nesnenin etrafındaki bir diske çekmektedir. Bu malzeme, X-ışınlarında parlıyor, bu nedenle gökbilimciler bu sistemlere "X-ışını ikilisi" diyorlar.

5 Haziran 2015'te Swift, V404 Cygni'den bir X-ışınları patlaması keşfetti. Patlama, ışık yankıları olarak bilinen bir fenomenden yüksek enerjili halkaları yarattı. Bir kanyon duvarından sıçrayan ses dalgaları yerine, V404 Cygni ile Dünya arasındaki toz bulutlarından kara delik sisteminden gelen bir X-ışınları patlamasıyla V404 Cygni etrafındaki ışık yankıları üretildi. Kozmik toz, ev tozu gibi değil, daha çok duman gibidir ve küçük, katı parçacıklardan oluşur.

Bu birleşik görüntüde, Chandra'dan gelen X-ışınları (açık mavi), Hawaii'deki Pan-STARRS teleskopundan alınan ve yıldızları görüş alanında gösteren optik verilerle birleştirildi. Görüntü sekiz ayrı eşmerkezli halka içerir. Her halka, 2015 yılında gözlemlenen ve farklı toz bulutlarını yansıtan V404 Cygni parlamalarından gelen X-ışınları tarafından oluşturulur. (Bir sanatçının illüstrasyonu, Chandra ve Swift tarafından görülen halkaların nasıl üretildiğini açıklıyor. Grafiği basitleştirmek için, görselde sekiz yerine sadece dört halka gösteriliyor.)

Chandra X-ray Observatory

Madison'daki Wisconsin Üniversitesi'nden Sebastian Heinz liderliğindeki bir araştırma ekibi, 2015 yılında, 30 Haziran ile 25 Ağustos arasında sistemin 50 Swift gözlemini ve 11 ve 25 Temmuz 2015'te Chandra gözlemlerini analiz etti. O kadar parlak bir olaydı ki Chandra operatörleri, başka bir parlak patlamanın cihaza zarar vermemesi için, V404 Cygni'yi bilerek dedektörlerin arasına yerleştirdi.

Halkalar gökbilimcilere yalnızca kara deliğin davranışı hakkında değil, aynı zamanda V404 Cygni ve Dünya arasındaki kozmik manzara hakkında da bilgi veriyor. Örneğin, X-ışınlarındaki halkaların çapı, ışığın sektiği araya giren toz bulutlarına olan mesafeleri ortaya çıkarıyor. Bulut, Dünya'ya daha yakınsa halka daha büyük görünür ve bunun tersi de geçerlidir. Işık yankıları, geniş halkalar veya haleler yerine dar halkalar olarak görünür çünkü X-ışını patlaması yalnızca nispeten kısa bir süre sürmüştür.

Chandra X-ray Observatory

Araştırmacılar ayrıca toz bulutlarının özelliklerini araştırmak için halkaları kullandılar. X-ışını spektrumlarını (yani bir dizi dalga boyu üzerindeki X-ışınlarının parlaklığını) farklı bileşimlere sahip bilgisayar toz modelleriyle karşılaştırdılar. Farklı toz bileşimleri, farklı miktarlarda düşük enerjili X-ışınlarının emilmesine ve Chandra ile algılanmasının engellenmesine neden olacaktır. Bu, vücudumuzun farklı bölümlerinin veya bagajımızın farklı miktarlarda X-ışınlarını emmesine benzer bir ilkedir ve yapıları ve bileşimleri hakkında bilgi verir.

Ekip, tozun büyük olasılıkla grafit ve silikat taneleri karışımları içerdiğini belirledi. Ek olarak, Chandra ile iç halkaları analiz ederek, toz bulutlarının yoğunluklarının her yönde aynı olmadığını buldular. Önceki çalışmalar, onların olmadığını varsaymıştı.