NASA'ın Swift uydusu, süper kütleli kara deliğin 'rötar' jetleri 300 gün sonra yakaladı.

Bu gecikme, jetlerin akresyon diskinden nasıl beslendiğini ve çevre gazıyla nasıl etkileşime girdiğini gösteriyor.

Gözlem neden zorlayıcıydı?

NGC 1275, bize yaklaşık 225 ışık yılı mesafedendir. Galaksinin merkezi, binlerce galaksiyi içeren devasa Perseus Kümesi’nin tam ortasında yer aldığı için, bu kümeden gelen ışık yoğunluğu, merkezdeki kara deliğin iç bölgesini gözlemlemeyi zorlaştırıyordu.

İdeal X-ışını gözlevi Chandra olsa da, Chandra bu galaksiyi yeterince sık izlemiyordu. Swift ise daha düşük çözünürlüklü olmasına rağmen 2004'ten beri biriken devasa bir arşiv verisi sundu.

Michigan Üniversitesi'nden ekip lideri Sarah Ketchum, "Bu AGN'nin iç bölgesini görmek nispeten zordur çünkü NGC 1275, gözlemlerimize ek ışık katan devasa Perseus kümesinin merkezindedir" dedi.

Ekip, Swift arşiv verisinden küme emisyonunu ayıklamak için bir model geliştirdi ve böylece 2007-2025 arası kara deliğe akan gazın X-ışını akışındaki değişimleri izleyebildi.

Şubat 2023'teki tarihi patlama

Kechum ve ekibi, Şubat 2023'te NGC 1275'ten kaydedilmiş en güçlü X-ışını patlamasını gördüler. Patlama 60 günden kısa sürdü ve 5'er günlük iki ayrı parlama ayrışması içeriyordu. Bu süreçte AGN'nin X-ışını parlaklığı iki katına çıktı.

Patlama o kadar aşırıydı ki ekip, bir yıldızın kara deliğin yerçekimi tarafından yırtılıp "spagettileştirildiği" (speghettifying) ve plazma makarna gibi yenendiği "kıyı ayrışma olayı" (Tidal Disruption Event - TDE) ihtimalini elledi.

Kechum, "TDE'leri neden olarak elledik. Bu nedenle parlama, maddenin kara deliğe akretion hızı bir anda arttığı için meydana gelmiş olmalı" açıkladı.

Kara deliğin kütlesi ve jet gecikmesi

Ekip, Swift verilerini kullanarak AGN'nin ışınım yarıçapını tahmin etti. Koyu deliğin Schwarzschild yarıçapı kütleyle doğrusal olarak ilişkili olduğundan, kara deliğin Güneş kütlesinin 100 milyon ile 1 milyar katı arasında bir kütleye sahip olduğu belirlendi.

Araştırmacılar, X-ışını verilerini bilinen radyo verileriyle karşılaştırdı. Kechum, X-ışını parlama ile radyo dalgası emisyonu arasında yaklaşık 300 günlük bir gecikme işareti bulduklarını belirtti.

Bu gecikme, plazmanın jet tabanından, çevre gaz veya tozla çarpışarak şok oluşturduğu bir düğüme (knot) ulaşma süresine karşılık geliyor.

Uzmanlar, bu disk-jet bağlantısının, kara deliklerin bulundukları galaksilerdeki yıldız oluşumunu ve dolayısıyla galaksilerin büyümesini nasıl etkilediğine dair daha iyi bir görünüm oluşturma açısından kilit öneme sahip olduğunu belirtiyor.

• 300 gün – X-ışını patlaması ile radyo jet emisyonu arasındaki gecikme

• 225 ışık yılı – NGC 1275'in bize mesafesi

• 100 milyon – 1 milyar güneş kütlesi – Kara deliğin tahmini kütle aralığı

• 2004 – Swift gözlevi fırlatılma yılı

• 2007-2025 – Kullanılan Swift arşiv verisi aralığı

• Şubat 2023 – En güçlü X-ışını patlamasının tarihi

• 60 gün – Patlamanın toplam süresi

• 5 gün – Her bir parlama ayrışmasının süresi

Sıradaki adım: daha fazla veri

Kechum, bu 300 günlük gecikme hipotezini kesinleşik kılmak için X-ışını verisi sıkılığının artırılması gerektiğini vurguladı. "Elindeki X-ışını verisi, NGC 1275'teki değişimleri oldukça seyrek bir biçimde yakalıyor" diyen Kechum, bu durumun ışık eğrisinin geniş dilimleri için X-ışını ile radyo ışınımı arasındaki bağlantıyı netleştirmeyi zorlaştırdığını belirtti.

Ayrıca X-ışını patlamalar kara deliğe yakınsa, akresyon diskinden yansıyan bir "eko" görülebilmeli.

NGC 1275 verilerinde nötr demir emisyon çizgisi bu eko olabilir ancak XMM-Newton ve XRISM (X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission) teleskoplarıyla çok daha fazla gözlem gerekiyor.

Araştırma, *Astrophysical Journal Letters* dergisinde yayım için kabul edildi ve hakem öncesi sürümü arXiv deposunda erişilebilir.