1. Ana Sayfa
  2. Bilim
  3. Kozmik bahçede eksik karadelik tohumları

Kozmik bahçede eksik karadelik tohumları

blackholesee
Abone Ol

Evrenin engin bahçesinde, en ağır kara delikler tohumlardan büyüdü. Tükettikleri gaz ve tozdan veya diğer yoğun nesnelerle birleşerek beslenen bu tohumlar, Samanyolu merkezlerimiz gibi galaksilerin merkezlerini oluşturacak şekilde boyut ve büyüklükte büyümüştür. Fakat bitkilerin aksine, dev kara deliklerin tohumları da kara delikler olmalı. Ve henüz hiç kimse bu tohumları bulamadı.

Bir fikir, kütlesel olarak yüz binlerce milyar Güneşe denk süper kütleli kara deliklerin hiç görülmemiş daha küçük kara deliklerden oluştuğu. Bu zorlu grup, ” orta kütleli kara delikler “, 100 ila 100,000 Güneş arasında bir ağırlığa sahip olacaktı. Şimdiye kadar bulunan yüzlerce kara delik arasında, nispeten küçük olanlar var, ancak ara kütle kesin değil.

Bilim adamları, bu egzotik varlıkların tanımına uyan çok uzaktaki nesnelerin izini sürmek için NASA’nın ve diğer gözlemevlerinin güçlü uzay teleskoplarıyla çalışıyor. Onlarca olası aday buldular ve onları kara delikler olarak doğrulamak için çalışıyorlar. Ama onlar yapsalar bile, bu tamamen yeni bir gizem yaratıyor: Orta kütleli kara delikler nasıl oluştu?

“Etkileyici olan ve insanların bu orta kütleli kara delikleri bulmak için neden bu kadar çok zaman harcadıkları, çünkü erken evrende meydana gelen süreçlere ışık tutuyor – eski kara deliklerin kütleleri veya yeni oluşum mekanizmaları neydi? “dedi. California, Pasadena’daki Caltech fizik profesörü Fiona Harrison ve NASA’nın Jet Propulsion Laboratory tarafından yönetilen NASST NuSTAR görevi için baş araştırmacı.

Kara Delik 101

Karadelik, uzayda ışığın kaçamayacağı oldukça yoğun bir nesnedir. Malzeme bir kara deliğe düştüğünde, bunun bir yolu yoktur. Bir kara delik ne kadar fazla yerse, hem kütlede hem de boyutta o kadar büyür.

En küçük kara delikler “yıldız kütlesi” olarak adlandırılır ve Güneş kütlesinin 1 ila 100 katıdır. Yıldızlar süpernova denilen şiddetli süreçlerde patladığında oluşurlar.

Öte yandan, süper kütleli kara delikler, büyük galaksilerin merkezi demirleridir; örneğin, Güneş ve Samanyolu’ndaki diğer tüm yıldızlarımız, yaklaşık 4.1 milyon güneş kütlesi ağırlığındaki Yay A isimli bir kara delik yörüngesinde. Daha ağır bir kara delik – yaklaşık 6.5 milyar güneş kütlesinde – galaksi Messier 87 (M87) ‘nin merkezi olarak hizmet ediyor. M87’nin süper kütleli kara deliği, Event Horizon Telescope’un ünlü görüntüsünde, ilk kez bir kara delik ve “gölgesini” gösteren görüntü. Bu gölgeye olay ufku, karadeliğin geri dönüşü olmayan noktası, güçlü yerçekimi ile ışığı bükme ve yakalamasına neden olur.

Süper kütleli kara delikler, çevresinde “ufaklık diskleri” olarak adlandırılan malzeme disklerine sahip olma eğilimindedir; olay ufkuna yaklaştıkça parlaklıkta parlayan, yüksek enerjili parçacıklardan oluşur – kara deliğin geri dönüşü olmayan bölge. Çok fazla yemek yedikleri için disklerini parlak yapanlara “aktif galaktik çekirdekler” deniyor.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  NASA’nın yörüngeden çıkan uzay aracı Starliner eve dönecek

Bir kara delik oluşturmak için gereken maddenin yoğunluğu akıl almaz. Güneş kütlesinin 50 katı kadar bir kara delik açmak için, 50 Güneş’in eşdeğerini bir topun içine 200 mil (300 kilometre) ‘den daha az bir sürede koymanız gerekir. Fakat M87’nin merkezinde, sanki 6.5 milyar Güneş Plüton’un yörüngesinden daha geniş bir topa sıkıştırılmış gibi. Her iki durumda da, yoğunluk o kadar yüksektir ki, orijinal malzeme tekilliğe çökmelidir – uzay-zaman dokusunda bir yırtılma.

Karadeliklerin kökenlerinin gizeminin anahtarı, ne kadar hızlı büyüyebilecekleri konusundaki fiziksel sınırdır. Galaksilerin merkezlerindeki dev canavarların bile beslenme çılgınlıklarında kısıtlamaları vardır, çünkü olay ufkunun yakınında hızlanan sıcak parçacıklardan gelen yüksek enerjili radyasyonla belirli bir miktar malzeme geri itilir. Sadece çevreleyen malzemeyi yiyerek, düşük kütleli bir kara delik örneğin kütlesini 30 milyon yıl içinde ikiye katlayabilir.

Cambridge, Massachusetts ve Moskova Devlet Üniversitesi’ndeki Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nde astrofizikçi Igor Chilingarian, “50 güneş kütlesinden başlıyorsanız, 1 milyar yıllık 1 milyar güneş kütlesine ulaşamazsınız” dedi. Ancak “bildiğimiz gibi , evrenin oluşumundan 1 milyar yıldan daha az bir süre önce var olan süper kütleli kara delikler var.”

Göremediğiniz Bir Kara Delik Nasıl Yapılır

Evrenin tarihinde, orta-büyüklükteki bir kara deliğin tohumu ya büyük, yoğun bir gaz bulutunun çöküşünden ya da bir süpernova patlamasından meydana gelebilirdi. Evrenimizde patlayan ilk yıldızların dış katmanlarında saf hidrojen ve helyum vardı, çekirdekte daha ağır elementler oluşuyordu. Bu, dış katmanlarındaki ağır elementlerle “kirlenen” patlayan modern yıldızlardan çok daha büyük bir kara delik için bir reçetedir ve bu nedenle yıldız rüzgarları sayesinde daha fazla kütle kaybeder.

Tod Strohmayer, “Evrenin başlarında 100 güneş kütlesi ile kara delikler oluşturuyorsak, bazıları bir araya gelmeli, ama temelde o zaman bir dizi kütle üretmelisiniz ve sonra bazıları hala buralarda olmalı,” dedi. NASA’nın Greenbelt, Maryland eyaletindeki Goddard Uzay Uçuş Merkezinde astrofizikçi. “Öyleyse, eğer oluştuysa neredeler?”

Orta kütleli kara deliklerin hala ortaya çıkabileceğine dair bir ipucu, Caltech ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü arasında bir işbirliği olan Ulusal Bilim Vakfı’nın Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi’nden (LIGO) geldi. LIGO dedektörleri, İtalya’daki Virgo adlı bir Avrupa tesisi ile birleştiğinde, yerçekimi dalgaları denilen uzay-zamandaki dalgalanmalar yoluyla birçok farklı kara delik birleşimini hızlandırıyor.

blank
Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskopu ile çekilen bu görüntü, NGC1313 galaksisinin merkez bölgesini göstermektedir. 
Bu galaksi, astronomların şu anda orta kütleli bir kara delik adayı olarak belirlediği ultralüminöz X-ışını kaynağı NCG1313X-1’e ev sahipliği yapıyor. 
NGC1313, 50.000 ışıkyılı boyuncadır ve güneydeki takımyıldız Reticulumundaki Samanyolu’ndan yaklaşık 14 milyon ışıkyılı uzaklıktadır

2016’da, LIGO, son yarım yüzyılın en önemli bilimsel keşiflerinden birini açıkladı: ilk çekim kuvveti tespiti. Spesifik olarak, Livingston, Louisiana ve Hanford, Washington’da bulunan dedektörler birleşen iki kara deliğin sinyalini aldı. Bu kara deliklerin kütleleri – sırasıyla Güneş kütlesinin 29 ve 36 katı – bilim adamlarını şaşırttı. Bunlar hala teknik olarak orta kütle olmasa da, kaşları kaldıracak kadar büyüktür.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  Kara Delikler

Orta kütleli kara deliklerin hepsinin zaten bir araya gelmesi olasıdır, ancak aynı zamanda bu teknolojinin yerini belirlemek için ince ayar yapılmamıştır.

Peki neredeler?

Orta-kütle çölünde kara delikler aramak zordur çünkü kara delikler kendiliğinden ışık yaymazlar. Bununla birlikte, bilim adamları sofistike teleskoplar ve diğer enstrümanlar kullanarak özel telltale işaretlerini arayabilirler. Örneğin, maddenin bir kara deliğe akışı sabit olmadığından, tüketilen malzemenin yetersizliği, ortamdaki ışık çıkışında bazı değişikliklere neden olur. Bu tür değişiklikler, büyük deliklerden daha küçük kara deliklerde daha hızlı görülebilir.

Chilingarian, “Saatler süresinde, klasik aktif galaktik çekirdeklerin aylarca sürdüğü gözlemsel kampanyayı yapabilirsiniz.” Dedi.

En ümit verici ara kütle kara delik adayı Güneş’in yaklaşık 20.000 katı olan HLX-1 olarak adlandırılır. HLX-1 “Hyper-Luminous X-ray Source 1” anlamına gelir ve enerji çıkışı Güneş benzeri yıldızlardan çok daha yüksektir. 2009 yılında Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton X-ışını uzay teleskopunu kullanan Avustralyalı gökbilimci Sean Farrell tarafından keşfedildi. NASA’nın Hubble ve Swift uzay teleskoplarını kullanan bir 2012 araştırması, bu nesneyi çevreleyen genç mavi yıldızlar kümesini buldu. Bir zamanlar daha büyük galaksi ESO 243-49 tarafından yutulan bir cüce galaksinin merkezi olmuş olabilir. Harrison, birçok bilim insanının HLX-1’i kanıtlanmış bir ara kütle kara delik olduğunu düşünüyor.

Harrison, “Yaydığı X-ışını ışığının renkleri ve davranış şekli bir kara deliğe çok benziyor” dedi. “Grubum da dahil olmak üzere birçok insanın HLX-1’e benzeyen şeyleri bulmak için programları var, fakat şu ana kadar tutarlı değil. Ama av devam ediyor.”

Orta kütleli kara delikler olabilecek daha az parlak nesnelere ultralüminli X-ışını kaynakları veya ULX’ler denir. NGC 5408 X-1 adı verilen titreyen bir ULX, özellikle orta kütleli kara delikler arayan bilim insanlarını merak ediyor. Ancak NASA’nın NuSTAR ve Chandra X-ışını gözlemevleri, birçok ULX nesnesinin kara delik olmadığını ortaya koyarak bilim adamlarını şaşırttı. Bunun yerine pulsarlar – deniz fenerleri gibi nabız gibi görünen son derece yoğun yıldız kalıntıları.

M82 galaksisindeki en parlak X-ışını kaynağı olan M82 X-1, orta kütleli bir kara delikle tutarlı zaman çizelgelerinde titreyen bir başka çok parlak nesnedir. Parlaklıktaki bu değişiklikler kara deliğin kütlesi ile ilgilidir ve toplama diskinin iç bölgesine yakın yörüngede dönen malzemeden kaynaklanır. Bir 2014 çalışması, X-ışını ışığındaki spesifik değişikliklere baktı ve M82 X-1’in yaklaşık 400 Güneş kütlesine sahip olduğunu tahmin etti. Bilim adamları, bu X-ışını parlaklığı varyasyonlarını incelemek için NASA’nın Rossi X-ışını Zamanlama Gezgini (RXTE) uydusunun arşiv verilerini kullandılar.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR  Uzayda tokalaşmak serbest

Son zamanlarda, bilim adamları daha büyük bir olası orta kütle kara delik grubunu araştırdılar. 2018’de Chilingarian ve arkadaşları, Sloan Digital Sky Survey’ten optik verileri yeniden analiz ederek ve ilk umutları Chandra ve XMM-Newton’dan X-ışını verileriyle eşleştirerek 10 adaydan oluşan bir örnek tanımladılar. Şimdi Şili ve Arizona’da yer tabanlı teleskoplarla takip ediyorlar. İspanya Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden Mar Mezcua, aynı zamanda Chandra verilerini kullanarak, cüce gökadalarda bu özel ara kütle aralığında olabilecek 40 büyüyen kara delik bularak ayrı bir 2018 çalışmasına yol açtı. Ancak Mezcua ve ortak çalışanlar, bu kara delikler aslen, yıldız patlaması kaynaklı değil, dev bulutların çöküşünde meydana gelmesi konusunda tartışıyorlar.

Sıradaki ne

Cüce gökadalar, aramaya devam etmek için ilginç yerlerdir, çünkü teoride küçük yıldız sistemleri, bizimki gibi daha büyük gökadaların merkezlerinde bulunanlardan daha düşük kütleli kara deliklere ev sahipliği yapabilir.

Bilim adamları aynı sebeple küresel kümeleri (Samanyolu ve diğer galaksilerin eteklerinde bulunan küresel yıldız konsantrasyonları) da araştırıyorlar.

Strohmayer, “Bunun gibi galaksilerde böyle kara delikler olabilir, ancak çok fazla maddeye uymuyorlarsa, onları görmek zor olabilir,” dedi.

Orta kütleli kara delik avcıları, ilk galaksilerin şafağına kadar eşlik edecek olan NASA’nın James Webb Uzay Teleskopu’nun açılışını sabırsızlıkla bekliyor. Webb astronomların hangisinin önce geldiğini (galaksi veya merkezi kara delik) ve o kara deliğin nasıl bir araya getirildiğini bulmalarına yardımcı olacak. X ışını gözlemleriyle birlikte, Webb’in kızılötesi verileri en eski kara delik adaylarından bazılarını belirlemek için önemli olacaktır.

Temmuz ayında Rus uzay ajansı Roscosmos tarafından başlatılan bir başka yeni araç ise, gökyüzünü X-ışınlarında tarayacak bir uzay aracı olan Spectrum X-Gamma olarak adlandırıldı ve Huntsville, Alabama’daki NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi ile geliştirilen ve yapılan aynalara sahip bir araç taşıyor . Avrupa Uzay Ajansı’nın planlanan Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) görevinde olduğu gibi LIGO-Başak işbirliğinden gelen yerçekimi dalgası bilgisi de araştırmada yardımcı olacaktır.

Mevcut yeni cihazlara ve teknolojilere sahip olan bu yeni filo ve teknolojiler filosu, gökbilimcilere, kara delikler için kozmik bahçeyi ve bizimki gibi galaksileri aramaya devam ederken yardımcı olacak.

Yorum Yap