James Webb Teleskopu öyle bir şey buldu ki, bilimin kafası fena karıştı

İki yıl önce bir grup gökbilimci, erken dönem evrenin bazı kısımlarını haritalamak için yola çıktıklarında, iki kara deliğe sahip galaksiler bulmayı umuyorlardı. Evren onlara daha iyisini yaptı: Üç kara deliğe sahip bir galaksi buldular.

Çarşamba günü Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlanan bir makaleye göre, bilim insanları ilk kez aktif süper kütleli üç kara deliğe ev sahipliği yapan genç bir galaksinin kanıtını buldular. İki tanesi o kadar yakın ki, birleşmenin eşiğinde gibi görünüyorlar.

Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü’nden ve makalenin baş yazarı Hannah Ubler, gökbilimcilerin incelediği neredeyse tüm büyük galaksilerin merkezlerinde dev kara delikler bulunduğunu söyledi. Yakındaki galaksilerde bazı kara delik çiftleri ve hatta üçlüleri gözlemlendi, ancak Dünya’dan bu kadar uzakta hiç üç kara delikli bir galaksi gözlemlenmedi. 

12,5 milyar ışık yılından fazla uzaklıktaki bu galaksideki kara deliklerden gelen ışık, Büyük Patlama’dan yaklaşık bir milyar yıl sonra yola çıkmış olmalı. Bu ölçüde büyük kara deliklerin ortaya çıkması için Büyük Patlama’ya oldukça yakın bir tarih bu.

Kara delikler normalde büyük kütleli yıldızların kendi yakıtlarını tükettikten sonra kendi içlerine çöküp muazzam bir kütle çekim etkisi altında etraflarındaki uzay-zamanı sonsuza yakın derecede bükmesiyle ortaya çıkıyor.

Ama yıldızların yakıtları genellikle onlara milyarlarca yıl yetiyor, içe çöküş ancak bundan sonra olabiliyor. Örneğin bizim güneşimiz en azından 4,5 milyar yıldır var ve bir o kadar süre daha yakıtını tüketmeden devam edecek. Ama bizim güneşimiz zaten kütle olarak küçük ve hiçbir zaman bir kara deliğe dönüşmeyecek.

Evrenin ilk 1 milyar yılında birbirine çok yakın üç kara deliğin birden oluşması, üstelik bunların devasa boyutları bilimi çok şaşırttı ve ortaya yeni sorular çıkardı.

İki kara deliğin birleşmeden önceki anlık görüntüsü, kara deliklerin evrenin başlangıcından beri büyüdüğüne, yıldızları ve gazları tükettiğine ve galaksileri şekillendirdiğine dair kanıt sağlıyor. Dr. Ubler, “Varsayım her zaman bu kara deliklerin evrenin erken dönemlerinde büyümeye başladığı yönündeydi,” dedi. “Şimdi onları eylem halinde görüyoruz.”

Bu tür bir keşif, güçlü James Webb Uzay Teleskobu’nun, evrenin dış sınırlarından 13 milyar yıldan fazla süredir gelen kozmik ışığın görüntülerini yakalamaya başlamasından yaklaşık dört yıl öncesine kadar mümkün değildi.

Araştırmaya dahil olmayan Austin’deki Texas Üniversitesi’nden gökbilimci Steven Finkelstein, selefi Hubble Uzay Teleskobu’nun Webb’in hassasiyetine veya ışık sinyallerini analiz etme yeteneğine sahip olmadığını söyledi. Hubble’ın çözünürlüğünde, bu galaksi bir görüntüde sadece birkaç pikselden ibaret olurdu; bu da içindeki üç kara deliğin hatlarını ayırt etmek için çok küçük demekti.

Üçlüyü tanımlamak için araştırmacılar, Dr. Finkelstein’ın “gerçekten harika bir mod” olarak adlandırdığı, Webb’in güçlü yakın kızılötesi spektrografının, cihaza çarpan ışığın bireysel dalga boylarını ayırabilen özelliğini kullandılar. Bu sayede, saniyede binlerce kilometre hızla hareket eden geniş hidrojen hatlarını görselleştirebildiler. Finkelstein, “Evrende bildiğimiz tek şey, gazların bu şekilde davranmasına neden olabilecek şeyin, hâlâ büyümekte olan süper kütleli bir kara deliğin çekim gücü olduğunu” söyledi.

Araştırma ekibi daha sonra üç kara delik arasındaki mesafeleri ölçebildi ve ikisinin birbirine çok yakın olduğunu, kütle çekimi kuvvetlerinin onları birbirine doğru çektiğini belirledi. Üçüncüye gelince, gelecekte birleşmeye katılabilir veya belki de daha önceki bir birleşmenin sonucu olarak dışarı atılmış olabilir, diye belirtti çalışmanın bir parçası olmayan Colorado Boulder Üniversitesi’nden astrofizik profesörü Julie Comerford.

Dr. Finkelstein, kara deliklerin nasıl bu kadar büyük hale geldiğinin “astrofizikteki en önemli sorulardan biri” olduğunu söyledi. Bilim insanları daha küçük kara deliklerin nasıl oluştuğunu anlıyor: Bir yıldız öldüğünde, patlayabilir ve ardından güneşin kütlesinin birkaç katı büyüklüğünde bir kara delik oluşturmak için çökebilir. Ancak bunlar, galaksimiz Samanyolu’nun merkezindeki gibi milyonlarca veya milyarlarca güneş kütlesine eşdeğer süper kütleli kara deliklerle karşılaştırıldığında çok küçük.

Dr. Ubler’in ekibinin keşfettiği en küçük kara delik 600 bin güneş kütlesine, en büyüğü ise 80 milyon güneş kütlesine sahip. Ve Webb teleskobu, uzmanların evrenin erken dönemlerinde bulmayı beklediğinden çok daha fazla sayıda başka kara delik daha ortaya çıkarıyor.

Max Planck’ta doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarlarından Giovanni Mazzolari, “Bu son derece büyük ve ağır nesnelerin bu kadar kısa sürede nasıl oluşmuş olabileceğine dair çeşitli teoriler var” dedi.

Belki de bazıları son derece ağır doğuyor. Belki de şaşırtıcı hızlarda madde tüketiyorlar ve çevrelerindeki yıldızları ve koridorları yiyerek büyüyorlar. Ve belki de, yeni bulguların öne sürdüğü gibi, iki dev kara deliğin birbirinin etrafında dans etmesi, çarpışması ve birleşerek tek bir kara delik oluşturması oldukça yaygın bir durum.

Dr. Ubler’in hesaplamalarına göre, yaklaşık 700 milyon yıl sonra burada da tam olarak bu yaşanabilir.