Kara delikler evrenin en gizemli ve merak uyandıran gök cisimleri arasında. Bu gizem özellikle evrenin ilk dönemlerinde oluşmuş süper kütleli kara deliklerle ilgili soruları da beraberinde getiriyor. Bu kara deliklerin evrenin genç dönemlerinde nasıl bu kadar büyük kütlelere ulaştıklarıyla ilgili teorik tartışmalar uzun zamandır sürüyor.
Uluslararası Gemini Gözlemevi ile ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) NOIRLab gök bilimcilerinden Hyewon Suh liderliğindeki ekibin keşfettiği LID-568 adı verilen kara delik bu alandaki bazı sorulara yanıt sağlayabilir.
Gök bilimciler kısa ömürlü LID-568’in Büyük Patlama’dan sadece 1,5 milyar yıl sonra, evrenle ilgili teorilerden biri olan olası sınırın 40 katının üstünde madde tükettiğini buldu. Normal şartlarda bu limit aşıldığında kara delik çevresinde bir tür ‘güvenlik vanası’ görevi gören güçlü gaz çıkışları meydana geliyor. Bu mekanizma sayesinde kara delik dengede kalabiliyor ve daha fazla büyüyebiliyor. Ama bu kara delikte böyle bir güvenlik vanası oluşmamış.
Bu olağanüstü parlaklık ve güçlü gaz çıkışları LID-568’in kara delik olarak nasıl ve hangi koşullarda büyüdüğüne dair yeni perspektifler sunuyor. Bilim insanları bu keşfin kara deliklerin ‘tohum’ aşamasında hafif veya ağır olmalarına bakılmaksızın evrenin ilk dönemlerindeki süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğuna dair yeni ipuçları sunduğunu belirtiyorlar.
Bu çığır açıcı çalışma evrenin ilk dönemlerinde oluşmuş süper kütleli kara deliklerin varoluşuna dair tartışmaları yeniden alevlendirecek gibi görünüyor. Çünkü evrenin oluşumuna ve ilk dönemlerine ilişkin teoriler altüst olmuş durumda.
Gelin şimdi çalışmanın ayrıntılarına bakalım.
Chandra’dan gelen X-ışını ve JWST’nin kızılötesi verileri incelendi
Gemini Gözlemevi ve NOIRLab’dan elde edilen gözlemler, güçlü X-ışınları ve kızılötesi verilerle birlikte JWST (James Webb Uzay Teleskobu) tarafından doğrulandı. Ekip, Chandra X-ışını Gözlemevi’nin 4 bin 16 X-ışını kaynağını incelediği araştırmadan elde edilen bir gök adayı detaylı araştırabilmek için JWST verilerini kullandı.
Çok parlak X-ışını yayan söz konusu gök adanın zayıf kızılötesi ışıkları JWST’nin hassas kızılötesi spektrometresi (NIRSpec) tarafından yakalandı.
NIRSpec verilerini inceleyen ekip merkezdeki kara delik çevresinde çok yüksek parlaklık ve beklenmedik güçlü gaz çıkışları keşfetti.
LID-568 öngörülen sınırın 40 katı madde yutuyor
Bu çıkışların hız ve boyutu ekibin LID-568’in kütlesel büyümesinin tek bir hızlı birikim döneminde oluşmuş olabileceği sonucuna varmasına neden oldu.
Suh ve ekibi parlaklık seviyesinden hareketle, LID-568’in ‘Eddington Limiti’ denilen ve bir kara deliğin maksimum parlaklığının yanı sıra kara deliğin yutabileceği en çok maddeyle sıcaklığın oluşturduğu dışarı doğru basıncın dengede kaldığı kütle sınırını gösteren limitin 40 katı oranda maddeyle beslendiğini keşfetti.
Bu sonuçlar şimdiye kadar gözlemsel doğrulaması olmayan, süper kütleli kara deliklerin, evrenin ilk yıldızlarının ölümü (hafif tohumlar) veya gaz bulutlarının içeri doğru çökmesiyle (ağır tohumlar) meydana gelen küçük kara delik ‘tohumlarından’ oluştuğuna dair kuramlara yeni görüşler sağladı.
Suh “Süper Eddington birikimli bir kara deliğin keşfi, kara deliğin ‘hafif veya ağır tohumdan’ kaynaklanıp kaynaklanmadığına bakılmaksızın kütle büyümesinin önemli bir kısmının tek bir hızlı beslenme döneminde meydana gelebileceğini gösteriyor” dedi.
Kara delikten yayılan güçlü gaz çıkışları tahliye vanası görevi görüyor
Araştırmanın ortak yazarlarından Julia Scharwachter “Bu olağanüstü durum, Eddington Limiti’nin üzerindeki hızlı beslenme mekanizmasının, evrenin bu kadar erken dönemlerinde neden bu çok ağır kara delikleri gördüğümüzün olası açıklamalarından biri olduğunu gösteriyor” diye konuştu.
Gök bilimciler söz konusu keşifle Eddington Limiti’nin aşılabileceğini ve LID-568’de gözlemlenen güçlü gaz çıkışlarının aşırı birikimin ürettiği yüksek enerji için bir tahliye vanası görevi görerek sistemin kararsız hale gelmesini önlediğini değerlendiriyor.
Araştırma ‘Nature Astronomy’ dergisinde yayımlandı.