Keşfedilecek gizemlerle dolu olan evrende, kara delikleri hepimizi heyecanlandıran oluşumlar arasında saymamız mümkündür. Bilim insanları tarafından yürütülen çalışmalar sonucunda kara delikler hakkında birçok yeni bilgiler ortaya çıkartılıyor.
Orta kütleli kara delikler, kara delik evriminin uzun zamandır aranan kayıp parçalarıdır. Öncesinde bu sınıfa aday kara delikler olsa da, araştırmacılar yeni gözlemlerin bu zamana kadarki en büyük delil olduğunu düşünüyorlar. Güneşimizin 50.000 katı olan bu yeni kara delik, büyük galaksilerin merkezlerinde gördüğümüz süper kütleli kara deliklerden küçük (bu kara delikler milyonlarca veya milyarlarca Güneş kütlelidir); büyük kütleli yıldızların patlaması sonucu oluşan kara deliklerden ise büyüktür.
“Orta kütleli kara delikler bulunması zor cisimlerdir ve bu yüzden her aday için alternatif açıklamaları dikkatli bir şekilde değerlendirip elemek büyük önem taşır. Hubble’ın adayımıza yapmamızı sağladığı şey tam da budur.” diyor New Hampshire Üniversitesinden Danheng Lin, kendisi aynı zamanda çalışmanın başlıca araştırmacılarındandır.
Lin ve takımı, NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevinden ve Avrupa Uzay Ajansı’nın X-ışını Çoklu Ayna Misyonundan (XMM-Newton) gelen bilgileri takip etmek için Hubble’ı kullandı. 2006 yılında, bu yüksek enerji uyduları güçlü bir X-ışını ışıması tespit ettiler; fakat bu ışımanın kaynağının galaksimizin içinde mi yoksa dışında mı bulunduğu belli değildi. Araştırmacılar, ışımanın sebebini tıpkı kara delik gibi güçlü kütle çekimine sahip bir cismin çok yakınına gelen bir yıldızın parçalanmasına dayandırdılar.
“Detaylı X-ışını gözlemlerini eklemek toplam enerji çıktısını anlamamızı sağladı.” diyor takım üyesi Natalie Webb, Fransa Toulouse Üniversitesinden. “Bu sayede kara delik tarafından parçalanan yıldızın türünü anlayabiliyoruz.”
Şaşırtıcı şekilde, 3XMM J215022.4-055108 isimli X-ışını kaynağı herhangi bir galaksinin merkezinde değildi. Bu durum, süper kütleli bir kara delik bulma ihtimalini elerken, orta kütleli bir kara delik keşfedilmesi yönündeki umutları artırıyordu. Yine de bir sonuca ulaşmak için erkendi çünkü elenmesi gereken başka bir ihtimal vardı: galaksimizde bulunan ve soğumaya başlayan bir nötron yıldızı.
Hubble, kaynağın yerini net bir şekilde belirleyebilmek için ona doğru çevrildi. Derin ve yüksek çözünürlüklü görüntüleme, X-ışınlarının galaksimizde bulunan izole bir kaynaktan değil de başka bir galaksinin kenarlarında bulunan uzak, yoğun bir yıldız kümesinden geldiğini saptadı; tıpkı astronomların orta kütleli kara delik bulmayı bekledikleri türden bir yerde. Geçmişteki Hubble araştırmaları bir galaksi ne kadar büyükse merkezindeki kara deliğin de o kadar büyük olacağını ortaya koymuştu. Bu sebeple, X-ışını kaynağının bulunduğu yıldız kümesi, şu an ona ev sahipliği yapan büyük galaksinin kütle çekimi sonucu dağılan cüce bir galaksinin merkezinden geriye kalan bir parça olabilir.
Orta kütleli kara delikler, süper kütleli kara deliklerden daha küçük ve daha az aktif oldukları için bulması zor kara deliklerdir. Ne çabucak erişebilecekleri yakıtları vardır ne de, X-ışını yaymaları ile sonuçlanacak olan, sürekli olarak yıldızları ya da diğer kozmik nesneleri çekmeye yetecek kadar güçlü kütle çekimleri. Dolayısıyla, astronomlar orta kütleli bir kara deliği saptayabilmek için onu, bu nadir de olsa, bir yıldızı yerken yakalamalılar.
Lin ve takım arkadaşları, yüz binlerce kaynak arasından bu orta kütleli kara delik adayı ile ilgili bir kanıt bulabilmek için XMM-Newton arşivlerini araştırdılar. Parçalanan yıldızdan yayılan X-ışınları astronomların kara deliğin kütlesini hesaplamalarını sağladı. Bu hesap, X-ışınının parlaklığına ve spektrum şekline bakılarak yapıldı.
Bahsettiğimiz orta kütleli kara delik adayı, bu zamana kadar düşünülen muhtemel adaylardan ilki değil. 2009 yılında Hubble, NASA’nın Swift Gözlemevi ve ESA’nın XMM-Newton gözlemevi ile beraber, başka bir orta kütleli kara delik adayını saptamak için çalıştı. HLX-1 olarak adlandırılan bu aday, ESO 243-49 adlı bir galaksinin kenarlarında; yine cüce bir galaksinin merkezinden geriye kalmış olabilecek mavi yıldızlardan oluşan genç ve büyük bir yıldız kümesinde bulunuyordu. X-ışınları, bir kara delik etrafındaki toplanma diskinden gelirler. “Buradaki büyük fark cismimizin bir yıldızı parçalamasıdır. Bu durum onun HLX-1 gibi önceki adaylarda şüphelendiğimiz şekilde yıldız kaynaklı bir kara delik olması yerine orta kütleli bir kara delik olabileceği yönünde güçlü bir kanıt sunuyor.” diyor Lin.
Bu orta kütleli kara deliği bulmak, karanlık içinde henüz tespit edilememiş bir şekilde gizlenen ve açığa çıkmak için çok yakınından geçecek olan bir yıldızı bekleyen nicelerinin bulunma ihtimaline kapıyı aralıyor.
“Orta kütleli kara deliklerinin kökenini ve gelişimini araştırmak sonunda bize çok büyük galaksilerin merkezlerinde gördüğümüz süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğu konusunda cevap verecektir.” diye ekliyor Webb.
Lin, takımının başarısını kanıtladığı metotları kullanarak, ayrıntılı çalışmalarını sürdürmeyi planlıyor. Geride cevaplanmayı bekleyen birçok soru var. Bir süper kütleli kara delik, orta kütleli kara delikten mi oluşuyor? Orta kütleli kara delikler nasıl oluşuyor? Yoğun yıldız kümeleri en çok bulundukları yer mi?
Kaynak:
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-finds-best-evidence-for-elusive-mid-sized-black-hole
https://sci.esa.int/web/hubble/-/hubble-finds-best-evidence-for-elusive-mid-size-black-hole-heic2005