Hiperkompakt yıldız sistemi - Hypercompact stellar system

Bir hypercompact yıldız sistemi ( HCSS ) yoğun olduğu yıldızlı küme bir çevrede kara deliğin onun konak merkezinden çıkarılışını galaksi . Fırlatma sırasında kara deliğe yakın olan yıldızlar, galaksiden ayrıldıktan sonra kara deliğe bağlı kalacak ve HCSS'yi oluşturacaktır.

"Hiper kompakt" terimi, benzer parlaklığa sahip sıradan yıldız kümeleriyle karşılaştırıldığında HCSS'lerin boyut olarak küçük olduğu gerçeğine atıfta bulunur . Bunun nedeni, süper kütleli kara delikten gelen yerçekimi kuvvetinin, yıldızları kümenin merkezi etrafında çok dar yörüngelerde hareket ettirmesini sağlamasıdır.

Markarian 177 galaksisinin yakınındaki parlak X-ışını kaynağı SDSS 1113 , bir HCSS için ilk aday olacaktır. Bir HCSS bulmak, yerçekimi dalgası geri tepme teorisini doğrulayacak ve süper kütleli kara deliklerin galaksilerin dışında var olabileceğini kanıtlayacaktır.

Özellikler

Gökbilimciler, süper kütleli kara deliklerin (SMBH'ler) yerçekimi dalgası geri tepmesi ile galaksilerin merkezlerinden çıkarılabileceğine inanıyorlar. Bu, bir ikili sistemdeki iki SMBH, yerçekimi dalgaları şeklinde enerji kaybettikten sonra birleştiğinde olur . Yerçekimi dalgaları izotropik olarak yayılmadığından, birleşen kara deliklere bir miktar momentum verilir ve birleşme anında bir geri tepme veya "tekme" hissederler. Bilgisayar simülasyonları , vuruşun , en büyük gökadaların merkezlerinden bile kaçış hızını aşacak kadar büyük olabileceğini öne sürüyor .

Tekme anında SMBH'nin etrafında dönen yıldızlar, yörünge hızlarının tekme hızını V k aşması koşuluyla SMBH ile birlikte sürüklenecektir . HCSS'nin boyutunu belirleyen şey budur: yarıçapı kabaca SMBH çevresinde vuruş hızıyla aynı hıza sahip olan yörüngenin yarıçapıdır veya

burada M bir kütle SMBH ve G yerçekimi sabiti . R boyutu , 1000 km/s'lik bir vuruş ve 100 milyon güneş kütlesindeki bir SMBH kütlesi için kabaca yarım parsek (pc) (iki ışıkyılı ) olarak hesaplanıyor . En büyük HCSS'lerin boyutları yaklaşık 20 pc, kabaca büyük bir küresel küme ile aynı olacak ve en küçüğü, bilinen herhangi bir yıldız kümesinden daha küçük, yaklaşık binde bir parsek olacaktır.

Vuruştan sonra SMBH'ye bağlı kalan yıldızların sayısı, hem V k'ye hem de vuruştan önce yıldızların SMBH çevresinde ne kadar yoğun kümelendiğine bağlıdır. Bir dizi argüman, toplam yıldız kütlesinin, SMBH'nin kütlesinin kabaca %0,1'i veya daha az olacağını öne sürüyor. En büyük HCSS'ler belki birkaç milyon yıldız taşıyacak ve bu da onları parlaklık açısından küresel bir küme veya ultra kompakt cüce gökada ile karşılaştırılabilir hale getirecektir .

Çok kompakt olmasının yanı sıra, bir HCSS ile sıradan bir yıldız kümesi arasındaki temel fark, merkezindeki SMBH nedeniyle HCSS'nin çok daha büyük kütlesidir. SMBH'nin kendisi karanlık ve tespit edilemez, ancak yerçekimi yıldızların sıradan bir yıldız kümesinden çok daha yüksek hızlarda hareket etmesine neden oluyor. Bir HCSS esasen tüm yıldız daha hızlı hareket ederken Normal yıldız kümesi, saniyede birkaç kilometre iç hızlara sahip V k kilometre Yüzlerce veya binlerce saniyede yani.

Tekme hızı, galaksiden kaçış hızından daha düşükse, SMBH, nihayet dinlenmeden önce galakside birçok kez salınım yaparak galaksi çekirdeğine doğru geri düşecektir. Bu durumda, HCSS, galaksi çekirdeğine geri kaybolmadan önce, yüz milyonlarca yıl gibi nispeten kısa bir süre için ayrı bir nesne olarak var olacaktır. Bu süre zarfında HCSS, galaksinin üzerinde veya arkasında üst üste geleceği için tespit edilmesi zor olacaktır.

Bir HCSS, ev sahibi gökadasından kaçsa bile, bir gökada kümesinden kaçış hızı tek bir gökadadan çok daha büyük olduğundan, gökadayı içeren gruba veya kümeye bağlı kalacaktır . Bakıldığında, HCSS daha yavaş hareket edilecektir V k yerçekimi aracılığıyla çıktı olacak ve böylece, potansiyel de galaksisinde ve / veya küme.

Bir HCSS'deki yıldızlar, galaktik çekirdeklerde gözlenen yıldız türlerine benzer olacaktır. Bu, bir HCSS'deki yıldızları, tipik bir küresel kümedeki yıldızlardan daha metal açısından zengin ve daha genç yapacaktır .

Arama

HCSS'nin merkezindeki kara delik esasen görünmez olduğundan, bir HCSS sönük bir yıldız kümesine çok benzer. Gözlenen bir yıldız kümesinin bir HCSS olduğunu belirlemek, kümedeki yıldızların yörünge hızlarını Doppler kaymaları aracılığıyla ölçmeyi ve sıradan bir yıldız kümesindeki yıldızlar için beklenenden çok daha hızlı hareket ettiklerini doğrulamayı gerektirir. Bu, yapılması zor bir gözlemdir, çünkü bir HCSS nispeten zayıf olur ve 10m sınıfı bir teleskopta bile saatlerce maruz kalma süresi gerektirir .

HCSS'leri aramak için en umut verici yerler , iki nedenden dolayı gökada kümeleridir : birincisi, bir gökada kümesindeki gökadaların çoğu, birleşmeler yoluyla oluştuğuna inanılan eliptik gökadalardır . Bir tekme için ön koşul olan ikili bir SMBH oluşturmak için bir galaksi birleşmesi bir ön koşuldur. İkincisi, bir gökada kümesinden kaçış hızı, bir HCSS'nin ev sahibi gökadasından kaçsa bile korunabileceği kadar büyüktür.

Yakındaki Fornax ve Virgo gökada kümelerinin yüzlerce veya binlerce HCSS içerebileceği tahmin edilmektedir . Bu gökada kümeleri, kompakt gökadalar ve yıldız kümeleri için araştırılmıştır. Bu araştırmalarda toplanan bazı nesnelerin, sıradan yıldız kümeleri olarak yanlış tanımlanmış HCSS'ler olması olasıdır. Anketlerdeki birkaç kompakt nesnenin oldukça yüksek iç hızlara sahip olduğu biliniyor, ancak hiçbiri HCSS olarak nitelendirilecek kadar büyük görünmüyor.

Bir HCSS bulmak için başka bir muhtemel yer, yakın zamanda gerçekleşen bir galaksi birleşmesinin bulunduğu yer olacaktır .

Zaman zaman, bir HCSS'nin merkezindeki kara delik, çok yakın geçen bir yıldızı bozarak çok parlak bir parlama üretecek. Gökada çekirdeğindeki SMBH'ye çok yaklaşan bir yıldızın neden olduğu, gökadaların merkezlerinde bu tür birkaç parlama gözlemlendi . Geri tepen bir SMBH'nin galaksisinden kaçması için gereken süre boyunca yaklaşık bir düzine yıldızı bozacağı tahmin ediliyor. Bir parlamanın ömrü birkaç ay olduğu için, geniş hacimli bir alan araştırılmadıkça böyle bir olayı görme şansı azdır. HCSS'deki bir yıldız, Tip I ( beyaz cüce ) süpernova olarak da patlayabilir .

Önem

Bir HCSS'nin keşfi birkaç nedenden dolayı önemli olacaktır.

  • Bu, galaksilerin dışında süper kütleli kara deliklerin var olabileceğinin kanıtı olacaktır.
  • Saniyede binlerce kilometrelik yerçekimi dalgası geri tepmelerini tahmin eden bilgisayar simülasyonlarını doğrulayacaktır .
  • HCSS'lerin varlığı, bazı galaksilerin merkezlerinde süper kütleli kara delikler bulunmadığı anlamına gelir. Bunun, galaksilerin büyümesini süper kütleli kara deliklerin büyümesine bağlayan teoriler ve SMBH kütlesi ile galaksi özellikleri arasındaki ampirik korelasyonlar için önemli sonuçları olacaktır .
  • Birçok HCSS keşfedilebilirse, galaksilerin birleşme tarihi , ikili karadeliklerin kütleleri ve dönüşleri vb. hakkında bilgi içeren tekme hızlarının dağılımını yeniden yapılandırmak mümkün olacaktır .

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar