Sagittarius A* (Sgr A*) olarak adlandırılan bizimki, yaklaşık dört milyon güneş kütlesiyle biraz daha mütevazıdır.
Astrofizikçiler yaşı da dahil olmak üzere hakkında daha fazla bilgi edinmek için Sgr A*'yı incelediler. Yaklaşık dokuz milyar yıl önce oluştuğunu söylüyorlar.
SMBH'ler evrenin en büyüleyici nesneleridir. O kadar büyüktürler ki çekim güçleri ışığı hapsedebilir. Etrafları, deliğe malzeme besleyen ve yığılma diski adı verilen dönen bir malzeme halkasıyla çevrilidir.
Aktif olarak beslendiklerinde aktif galaktik çekirdek (AGN) olarak adlandırılırlar. En parlak AGN'lere kuasar denir ve tüm galaksileri gölgede bırakabilirler.
Bilim insanları bu kafa karıştırıcı nesnelerin yaşını nasıl belirleyebilirler? Kara deliğimiz Sgr A*'nın ne zaman oluştuğunu nasıl öğrenebilirler? Veri toplayarak, bunları bir araya getirerek ve simülasyonlar çalıştırarak.
Bu çaba 2017 yılının Nisan ayında Olay Ufku Teleskobu (EHT) M87 galaksisinin merkezindeki kara deliği gözlemlediğinde ciddi bir şekilde başladı. Bu, bir kara deliğin görüntüsünü ilk kez gördüğümüz zamandı ve 2022'de EHT Sgr A*'yı gözlemlediğinde bunu takip etti.
Nature Astronomy dergisinde yayınlanan yeni araştırma, Sgr A*'nın yaşını ve kökenini belirlemek için EHT gözlemlerine dayanıyor. Araştırmanın başlığı "Galaktik Merkez kara deliğinin geçmişteki birleşmesinin kanıtı". Yazarlar, Las Vegas'taki Nevada Üniversitesi'nde astrofizikçi olan Yihan Wang ve Bing Zhang.
Kara delikler iki şekilde büyürler. Zaman içinde madde biriktirirler ve birleşirler. Astrofizikçiler bir SMBH oluşturmak için bir galaksi birleşmesi gerektiğine inanıyorlar ve Sgr A* da farklı değil. Muhtemelen bir birleşme yoluyla oluşmuştur, ancak aynı zamanda madde de biriktirmektedir.
Sgr A* olağandışıdır. Hızla döner ve Samanyolu Galaksisi'ne göre yanlış hizalanmıştır. Wang ve Zhang'a göre bu durum, muhtemelen Gaia-Enceladus adı verilen uzun zaman önce ölmüş bir uydu galaksiyle geçmişte gerçekleşen bir birleşmenin kanıtı.
Yazarlar makalelerinde, "Olay Ufku Teleskobu (EHT), Samanyolu'nun merkezindeki SMBH Sgr A*'nın doğrudan görüntülenmesini sağladı ve muhtemelen Galaktik düzlemin açısal momentumuna göre önemli ölçüde yanlış hizalanmış dönüş ekseniyle hızla döndüğünü gösteriyor" diye yazıyor.
Araştırmacı çift, bir birleşmenin Samanyolu'nun kara deliği üzerinde nasıl bir etki yaratacağını modellemek için bilgisayar simülasyonları kullandı.
Yazarlar, "Çeşitli SMBH büyüme modellerini araştırarak, burada Sgr A*'nın çıkarılan spin özelliklerinin geçmiş bir SMBH birleşmesine kanıt sağladığını gösteriyoruz" diye yazıyor.
Çalışmaları, oldukça eğimli bir yörünge konfigürasyonuna sahip 4:1 kütle oranlı bir birleşmenin Sgr A*'nın EHT gözlemlerinin gösterdiklerini açıklayabileceğini gösteriyor.
Yazarlar çalışmalarında, "Gaia verilerinden çıkarılan 4:1 kütle oranına sahip Samanyolu ve Gaia-Enceladus arasındaki birleşmeden esinlenerek, görüş hattına (LOS) göre 145-180 derece ikili açısal momentum eğim açısına sahip 4:1 büyük bir SMBH birleşmesinin Sgr A*'nın ölçülen spin özelliklerini başarılı bir şekilde kopyalayabileceğini keşfettik" diye açıklıyorlar.
UNLV'de seçkin bir fizik ve astronomi profesörü ve Nevada Astrofizik Merkezi'nin kurucu direktörü olan Zhang, "Bu birleşme muhtemelen yaklaşık 9 milyar yıl önce, Samanyolu'nun Gaia-Enceladus galaksisiyle birleşmesinin ardından meydana geldi" dedi.
"Bu olay sadece hiyerarşik kara delik birleşme teorisine kanıt sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda galaksimizin dinamik tarihine ilişkin bilgiler de sunuyor."
Başyazar Wang basın açıklamasında, "Bu keşif süper kütleli kara deliklerin nasıl büyüyüp evrimleştiğini anlamamızın yolunu açıyor" dedi. "Sgr A*'nın yanlış hizalanmış yüksek dönüşü, başka bir kara delikle birleşmiş olabileceğini ve dönüşünün genliğini ve yönünü önemli ölçüde değiştirdiğini gösteriyor."
Yazarlar sonuç bölümünde "Galaksimizdeki bu birleşme olayı, SMBH'lerin oluşumu ve büyümesinde hiyerarşik BH birleşmeleri teorisi için potansiyel gözlemsel destek sağlıyor" diye yazıyor.
Galaksiler birleştiğinde, merkezi kara delikleri de birleşir. Bu durum büyük ölçüde teorik olsa da, yerçekimsel dalga gözlemevleri giderek artan sayıda kara delik birleşmesi tespit ediyor.
Bununla birlikte, gözlemevlerimizin frekans aralığı nedeniyle, yalnızca yıldız kütleli kara delik birleşmelerini tespit ettiler. SMBH birleşmeleri, LIGO/Virgo/KAGRA gibi dedektörlerin menzilinin ötesinde olan çok daha düşük yerçekimi dalga frekansları üretecektir. Sistemin dedektörleri daha düşük frekansları tespit etmek için birbirine çok yakındır.
Yazarlar ayrıca Millenium Simülasyonları gibi diğer simülasyonlarda belirlenen SMBH birleşme oranlarına da işaret ediyor ve bu da gözlemlenebilir Evren'de her yıl yüzlerce veya binlerce olabileceğini gösteriyor.
"Teorik tahminlerle tutarlı olan çıkarılan birleşme oranı, 2030'larda çalışması beklenen uzay kaynaklı kütleçekim dalgası dedektörleri için SMBH birleşmelerinin umut verici bir tespit oranını göstermektedir."
Bu düşük SMBH birleşme frekanslarını tespit edebilecek tesisler inşa etme planları var. ESA ve NASA, bu dalgaları tespit edebilecek LISA (Laser Interferometer Space Antenna) adlı bir görev planlıyor. LISA, bir interferometre olarak birlikte çalışan üç uzay aracından oluşacak. Her bir uzay aracı 2,5 milyon km uzunluğunda olacaktır.
SMBH'ler Evren'deki en şaşırtıcı nesnelerden bazılarıdır ve incelenmeleri ürkütücüdür. Bununla birlikte, SMBH birleşmelerine dair herhangi bir kütleçekim dalgası kanıtı olmasa bile, bu araştırma, meydana geldiklerinde bu birleşmelere dair anlayışımızı derinleştirmek için zemin hazırlamaya yardımcı olmaktadır.