Kara delikler yoktan nasıl var edilir?

Bir soru: Evreni terk etmenin kaç yolu var?

Evrenden kaçışın belki en çok bilinen yolu yıldız ölümü olabilir. 1939’da California Üniversitesi’nden fizikçi Robert Oppenheimer ve öğrencisi Harlan Snyder, yeterince büyük bir yıldızın termonükleer yakıtı bittiğinde içe doğru çökeceğini ve sonsuza dek bu çöküşe devam ederek uzay, zaman ve ışığı bugün kara delik olarak adlandırdığımız şekilde kendi etrafına çekeceğini öngördü.

Gökbilimcilerin evrenin evrimi hakkındaki hikayelerine göre ilk yıldızlar Büyük Patlama’dan arta kalan hidrojen ve helyum bulutlarının yoğunlaşmasıyla ortaya çıktı. Sıcak ve hızlı bir şekilde yanan bu bulutlar, hızla patlayarak güneşten 10 ila 100 kat daha büyük kara deliklere dönüştüler.

Çağlar boyunca kendilerinden önceki yıldızların küllerinden doğan yıldız kuşakları oluştu ve böylelikle kozmosun yapısı zenginleşti. Yıldız ölümlerinden doğan kara delikler bir şekilde birleşerek büyümeye devam etti ve galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklere dönüştüler.

Peki ya kara delik oluşturmak için ille de ölü bir yıldıza ihtiyacımız var mı? Olmayabilir. En azından evrenin erken dönemlerindeki ilkel gazdan oluşan dev bulutlar doğrudan kara delik oluşturmuş ve önce yıldıza dönüşmeleri gereken milyonlarca yıllık süreci atlamış olabilir. En azından Büyük Patlama’dan kısa süre sonra ortaya çıkan ışık lekesi UHZ-1’i inceleyen bir grup gökbilimcinin kısa süre önce ulaştığı geçici sonuç bu şekilde.

UHZ-1 nasıl keşfedildi?

İki yıl önce bu zamanlar James Webb Uzay Teleskobu göreve başlar başlamaz kozmologların beklentilerine meydan okuyacak kadar büyük ve parlak yeni galaksiler gözlemledi. Son birkaç yıldız bu gözlemlerin aslında uzun süredir var olan evrenin oluşumuyla ilgili kozmolojik modeli tehdit edip etmediği konusunda tartışmalar mevcut. Kabul edilen mevcut modele göre evren bir miktar görünür madde, galaksileri bir arda tutan yerçekimini sağlayan karanlık madde ve galaksileri birbirinden ayıran karanlık enerjiden oluşuyor. Aynı modele göre büyük patlamayla başlayan evrenin yıldızları ve galaksileri oluşturabilmesi için ciddi bir zaman geçmesi gerekiyor. Yine modele göre önce yıldızlar oluşacak ki, ardından neredeyse her galaksinin merkezinde var gibi duran kara delikler oluşabilsin.

Oysa James Webb bu modelle çelişiyor gibi duran çok sayıda gözlem yaptı. Bu gözlemler arasında oluşumu evrenin neredeyse bebeklik evresine denk gelen bir kara delik de var.

UHZ-1’in keşfi tam da bu noktada tartışmalarda dönüm noktasını temsil ediyor. Zira ekibin bulduğu şey güneşten yaklaşık 40 milyon kat daha büyük süper kütleli kara delikten beslenen bir kuasar oldu. Webb teleskobunun daha ileri gözlemlerinde bu kuasarın 13.2 milyar ışık yılı uzağımızda olduğunu öğrendik ki bu şimdiye kadar evrende bulunan en uzak ve en erken dönem kuasar olduğunu gösteriyor.

Sonuçlar süper kütleli kara deliklerin Büyük Patlama’dan 470 milyon yıl kadar sonra var olduğunu gösteriyor. Ne var ki bir sorun var: Evrenin erken dönemindeki yıldızlar bu kadarcık sürede bu denli büyük kara delikler yaratamaz.

Yıllardır kafaları meşgul eden soruya cevap olabilir

UHZ-1, 13.2 milyar yıl önce, evren henüz 500 milyon yıl yaşında ya var ya yokken devasa bir kara delikten X-ışınları saçan güçlü bir kuasardı. Kozmik açıdan bakacak olursak bu kadar büyük bir kara deliğin yıldızın çöküp de birleşmesinden ortaya çıkması için bu süre alışılmadık derecede kısa kalıyor. Yale’de astronom olarak çalışan ve Astrophysical Journal Letters’da yayınlanan çalışmanın başyazarı Priyamvada Natarajan ve meslektaşları, UHZ-1’de devasa kara delik galaksisi (overmassive black hole galaxy/O.B.G.) denen yeni bir gök cismi türü keşfetti. Esasında O.B.G. çok hızlı bir şekilde devasa hale gelen kara delik tarafından sabitlenen genç galaksilere deniyor.

Bu vaktinden önce büyümüş kuasarın keşfi, gökbilimcilerin onlarca yıldır kafalarını kurcalayan bir bulmacayı çözmelerine yardımcı olabilir. Modern evrende gördüğümüz neredeyse her galaksi, yıldız sisteminin merkezinde, güneşten milyonlarca kat daha büyük süper kütleli kara delik barındırıyor gibi. Bu dev cisim nereden geldi? Sıradan kara delikler de bu kadar hızlı büyüyebilir miydi?

Natarajan ve meslektaşları, UHZ-1’in ve belki de birçok süper kütleli kara deliğin ilkel bulutlar olarak ortaya çıktığını öne sürüyor. Bu bulutlar, erkenden gelişip ağırlaşan çekirdeklere çökmüş olabilir, bu da devasa kütleli kara delik galaksilerinin büyümesini başlatmaya yetmiş olabilir. Keşif, gördüğümüz evrenin, karanlığın görünmez matematiğiyle şekillendiğini bize bir kez daha hatırlatan türden.

James Webb yine iş başında: Kara delikleri yıldız oluşumlarını engellerken yakalamış olabilir