Astronomlar qara dəliklərin güclü şırnaqlar yaratmasının universal mexanizmini aşkar ediblər

Tədqiqatçılar müəyyən ediblər ki, kütlələri milyonlarla dəfə fərqlənən qara dəliklər maddəni udma sürəti Eddinqton həddinin təxminən 2 faizinə düşdükdə güclü plazma şırnaqları yarada bilər. Bu nəticə qara dəliklərin fəaliyyətini idarə edən bəzi fiziki qanunların müxtəlif ölçülü obyektlər üçün eyni ola biləcəyini göstərir. Ulduzların qara dəliklər tərəfindən parçalanması hadisələrini araşdıran astronomlar superkütləli qara dəliklərin nə zaman güclü şırnaqlar yaratmağa başladığını anlamağa kömək edən yeni dəlillər əldə ediblər. Məlum olub ki, superkütləli qara dəliklər ətraflarındakı maddəni udma sürəti Eddinqton həddinin təxminən 2 faizinə qədər azaldıqda şırnaqlar yarada bilər. Eyni hədd Süd Yolunda yerləşən, ulduz kütləsinə malik daha kiçik qara dəliklərdə də şırnaq yaranması ilə əlaqələndirilir. Bu oxşarlıq qara dəliklərin kütlələri arasında nəhəng fərqlərə baxmayaraq, onların fəaliyyətini müəyyən edən bəzi fiziki proseslərin eyni qaydada baş verə biləcəyini göstərir.

Körtin Universitetinin Beynəlxalq Radioastronomiya Tədqiqatları Mərkəzindən (ICRAR) və Forrest Tədqiqat Fondunun dəstəyi ilə çalışan doktor Adell Qudvinin rəhbərlik etdiyi tədqiqat Nature Astronomy jurnalında dərc olunub.

 Həmmüəllif doktor Endrü Mammeri isə Prinstondakı Qabaqcıl Tədqiqatlar İnstitutunda fəaliyyət göstərir. Tədqiqatçılar Günəşin kütləsindən təxminən 10 dəfə ağır olan qara dəliklərlə kütləsi milyonlarla Günəş kütləsinə bərabər superkütləli qara dəlikləri müqayisə ediblər.  Kütlələr arasındakı böyük fərqə baxmayaraq, hər iki qrupdakı qara dəliklərin maddə udma prosesinin eyni mərhələsində güclü şırnaqlar yaratdığı müşahidə olunub.

Doktor Qudvinin sözlərinə görə, bu qara dəliklər kütlələrinə görə bir-birindən kəskin fərqlənsələr də, şırnaqlarını eyni mərhələdə işə sala bilirlər. Bu isə qara dəliklərin ölçüsündən asılı olmayan fundamental fiziki qanunların mövcudluğuna işarə edir.

Astronomlar uzun illərdir ki, qara dəliklərin kütləsindən asılı olmayaraq oxşar fiziki qanunlara tabe ola biləcəyini düşünürlər. Lakin bu fərziyyəni superkütləli qara dəliklərdə yoxlamaq çətindir. Çünki onların maddə udma davranışındakı böyük dəyişikliklər min illər ərzində baş verə bilər və bu prosesləri birbaşa müşahidə etmək mümkün olmur.

Ulduzu parçalayan qara dəliklər alimlərə necə kömək edib?

Qudvin və həmkarları araşdırma üçün qabarma qüvvələrinin təsiri ilə parçalanma hadisələrini — astronomiyada Tidal Disruption Event (TDE) adlandırılan nadir kosmik hadisələri öyrəniblər.

Belə hadisələr zamanı ulduz superkütləli qara dəliyə həddindən artıq yaxınlaşır və onun güclü cazibə qüvvəsinin təsiri ilə parçalanır. Ulduzun bütün maddəsi dərhal qara dəliyin içinə düşmür. Maddənin bir hissəsi qara dəliyə doğru hərəkət edir, digər hissəsi isə kosmosa atıla bilər. Bu prosesdə böyük məsafələrə yayılan güclü maddə axınları və dar, yüksək sürətli şırnaqlar yaranır. Doktor Qudvinin izahına görə, qara dəlik ulduzu parçaladıqda onun bütün maddəsini nizamlı şəkildə udmur. Maddənin bir hissəsi qara dəliyə düşür, digər hissəsi isə güclü şırnaqlar və axınlar vasitəsilə kosmosa geri atılır. Alim bu prosesi şərti olaraq qara dəliyin “gəyirməsi” ilə müqayisə edib. Lakin bu kosmik “gəyirmələr” maddəni nəhəng məsafələrə daşıya və ətrafdakı qalaktikalara təsir göstərə bilər. Bu hadisələr astronomlara superkütləli qara dəliyin maddə udma sürətinin bir neçə il ərzində necə dəyişdiyini izləmək imkanı verir. Əks halda, belə dəyişiklikləri müşahidə etmək üçün min illərlə gözləmək lazım gələ bilər.

Bəzi şırnaqlar niyə illər sonra yaranır?

Tədqiqatın əsas suallarından biri ulduzun parçalanmasından sonra radioşüalanmanın nə üçün müxtəlif vaxtlarda müşahidə olunması idi. Bəzi qara dəliklər ulduzu parçaladıqdan qısa müddət sonra aşkar edilə bilən şırnaqlar yaradır. Digərləri isə aylarla, hətta illərlə radioşüalanma baxımından sakit qalır və yalnız bundan sonra aktivləşir.  Qudvinin sözlərinə görə, alimlər bu hadisələr arasındakı zaman fərqinin səbəbini anlamağa çalışıblar.

Tədqiqatçılar Avstraliya, ABŞ, Hindistan və Cənubi Afrikadakı teleskoplardan, eləcə də kosmik rəsədxanalardan əldə edilmiş optik, ultrabənövşəyi, rentgen və radio müşahidələrindən istifadə edərək 20 ulduz parçalanması hadisəsini təhlil ediblər.

Daha sonra həm qara dəliyin maddə udma sürətini, həm də radioşüalanma yaradan maddə axınının meydana çıxma vaxtını etibarlı şəkildə modelləşdirmək mümkün olan 10 hadisəni seçiblər.  Məlumatların təhlili şırnaqların yaranmasının iki fərqli mərhələsini üzə çıxarıb.

Şırnaqların ilk mərhələsi qara dəliyin yeni maddə qəbul etdiyi və onu son dərəcə yüksək sürətlə udduğu dövrdə baş verir.

İkinci mərhələ isə ulduzun parçalanmasından yüzlərlə və ya minlərlə gün sonra, maddə udma sürəti xeyli azaldıqda meydana çıxa bilər.  Tədqiqatçılar gecikmiş şırnaqların qara dəliyin maddə udma sürəti Eddinqton həddinin təxminən 2 faizinə düşdüyü zaman yarandığını müəyyən ediblər. Eddinqton həddi şüalanmanın xaricə yönələn təzyiqinin cazibə qüvvəsinin maddəni içəri çəkməsinə bərabər olduğu nəzəri sərhədi ifadə edir. Astronomlar bu göstəricidən qara dəliklərin maddəni hansı sürətlə udduğunu müqayisə etmək üçün istifadə edirlər.

Qudvinin sözlərinə görə, gecikmiş şırnaqlar qara dəliyin maddə udma sürəti daha kiçik qara dəliklərdə artıq məlum olan eyni kritik həddə düşəndə yaranıb. Bu, müşahidə olunan hadisənin yalnız müəyyən bir qara dəlik növünə xas olmadığını, kainat miqyasında tətbiq oluna bilən ümumi qayda ola biləcəyini göstərir.

Süd Yolunda yerləşən ulduz kütləli qara dəliklərdə də şırnaqların yaranması Eddinqton həddinin təxminən 2 faizlik səviyyəsi ilə əlaqələndirilir. Superkütləli qara dəliklərdə də eyni həddin müşahidə edilməsi şırnaqların yaranmasının obyektin mütləq kütləsindən daha çox, maddənin qara dəliyə daxil olmasını idarə edən fiziki proseslərlə bağlı ola biləcəyini göstərir.

Qudvin və Mammeri arasındakı mühüm müqayisə tədqiqatçılar Madriddə keçirilən konfransda iştirak edərkən ortaya çıxıb.

Teleskop müşahidələrindən kənarda müzakirə aparan alimlər ulduz parçalanması hadisələrində gördükləri davranışın daha kiçik qara dəliklərdə əvvəllər qeydə alınmış keçidə bənzədiyini anlayıblar.  Bu oxşarlıq ulduzun parçalanmasından sonra radioşırnaqların niyə müxtəlif vaxtlarda meydana çıxdığını izah edə bilər. Bəzi şırnaqlar maddə udulmasının ilkin, son dərəcə intensiv mərhələsində yaranır, digərləri isə udma sürəti aşağı kritik həddə çatdıqdan sonra meydana çıxır. Bununla belə, nəticə hər bir ulduz parçalanması hadisəsində şırnağın mütləq eyni vaxtda yaranacağı demək deyil. Tədqiqat sadəcə maddə udma sürətinin şırnaqların yaranma ehtimalını müəyyənləşdirmək üçün faydalı fiziki göstərici ola biləcəyini ortaya qoyur.

Astronomlar şırnaqların yaranma vaxtını əvvəlcədən müəyyən edə bilərlərmi?

Yeni nəticələr astronomlara ulduz parçalanması hadisələrini radio teleskoplarla nə vaxt yenidən müşahidə etməyin daha məqsədəuyğun olduğunu müəyyənləşdirməyə kömək edə bilər.

Qudvinin fikrincə, radio teleskoplar çox güclü alətlərdir, lakin haraya baxmaq qədər nə vaxt müşahidə aparmaq da vacibdir. Qara dəliyin şırnaq yaratma ehtimalının nə zaman artacağını əvvəlcədən təxmin etmək daha məqsədyönlü müşahidə proqramları qurmağa, lazımsız müşahidələri azaltmağa və nadir hadisələri ən vacib mərhələdə qeydə almaq şansını artırmağa imkan verə bilər. Böyük rəsədxanalarda teleskop vaxtı məhduddur və bu imkanlar uğrunda güclü rəqabət mövcuddur. Buna görə də daha dəqiq proqnozlar gecikmiş şırnaqların yaranma anını tutmaq ehtimalını yüksəldə bilər.  Tədqiqatın nəticələri xüsusilə Avstraliyanın Qərbi Avstraliya ştatında aşağı tezlikli komponenti inşa edilən Kvadrat Kilometrlik Massiv Rəsədxanası (SKA) üçün əhəmiyyətlidir. Avstraliya hökuməti layihəyə 387 milyon Avstraliya dolları sərmayə qoyub, SKA-nın ümumi dəyəri isə 2 milyard dolları ötür.

Gələcəkdə aparılacaq genişmiqyaslı səma tədqiqatlarının daha çox ulduz parçalanması hadisəsini üzə çıxaracağı gözlənilir.

Astronomlar hər hadisəni bütün dalğa uzunluqlarında fasiləsiz izləyə bilməyəcəklər. Buna görə də şırnaqların yaranma ehtimalını göstərən fiziki meyarlar teleskop vaxtının hansı obyektlərə ayrılacağını müəyyənləşdirməkdə getdikcə daha faydalı ola bilər.

Tədqiqat belə göstəricilərdən birini təqdim edir: qara dəliyin maddə udma sürətindəki dəyişikliklər gecikmiş radioşırnağın nə zaman yarana biləcəyini proqnozlaşdırmağa kömək edə bilər.

Forrest Tədqiqat Fondunun direktoru, professor Ceyms Arvanitakis isə nəticənin əvvəlcədən müəyyənləşdirilmiş cavab tələb etmədən fundamental elmi tədqiqatları dəstəkləməyin əhəmiyyətini göstərdiyini bildirib. Onun sözlərinə görə, fond çətin sual qarşısında istedadlı tədqiqatçıya dəstək verib və bu yanaşma beynəlxalq əhəmiyyətli kəşfə gətirib çıxarıb. Arvanitakis fundamental tədqiqatların elmi bilikləri genişləndirdiyini, iri elmi infrastrukturlardan istifadənin səmərəliliyini artırdığını və astronomiyadan kənara çıxan imkanlar yaratdığını vurğulayıb.

Kəşfin Qərbi Avstraliyada çalışan alimlərin səyi nəticəsində əldə olunması isə regionun elmi potensialını və tədqiqatçılar üçün əlverişli mühit yaratmağın əhəmiyyətini nümayiş etdirir.

mənbə: scitechdaily.com