Gökbilimciler, evrenin erken dönemlerine ait J0148-4214 galaksisinde üç süper kütleli kara delik tespit etti. James Webb Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler, aynı galakside üç aktif süper kütleli kara deliğin bulunduğuna ilişkin ilk kanıtı ortaya koyarken, keşif kara deliklerin erken evrende nasıl oluşup büyüdüğüne dair yeni soruları gündeme getirdi.
Kara delikler, yaşamlarının sonuna gelen büyük kütleli yıldızların süpernova patlamaları geçirmesiyle oluşabiliyor. Daha sonra çevrelerindeki gaz ve diğer maddeleri tüketerek veya başka kara deliklerle birleşerek kütlelerini artırabiliyorlar.
Ancak ilk yıldızların oluşması, bu yıldızların yaşamlarının sonunda kara deliklere dönüşmesi ve kara deliklerin birbirleriyle birleşerek büyümesi uzun zaman aldığı için evrenin ilk dönemlerinde süper kütleli kara deliklerin bulunması bilim insanları açısından önemli bir sorun oluşturuyor.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından daha önce yapılan gözlemler, Büyük Patlama’dan sonraki ilk 1 milyar yıl içinde süper kütleli kara deliklerin varlığını ortaya koymuştu. J0148-4214 galaksisindeki yeni keşif ise erken evrende bu tür nesnelerin nasıl bir araya geldiğine ilişkin tartışmaları daha da genişletiyor.
J0148-4214 galaksisinin merkezinde iki kara delik
Max Planck Enstitüsünden Hannah Übler ve ekibi, James Webb Uzay Teleskobu ile J0148-4214 galaksisini incelerken dikkat çekici bir yapıyla karşılaştı.
Galaksiden yaklaşık 12,5 milyar yıl önce yayılan ışığın bugün Dünya’ya ulaşması nedeniyle araştırmacılar, J0148-4214’ün Büyük Patlama’dan yaklaşık 1,2 milyar yıl sonraki halini gözlemledi.
Gözlemler sırasında galaksinin merkezindeki madde yayılımının alışılmadık bir yapıya sahip olduğu görüldü. Yapılan analizlerde, yüksek hızla hareket eden hidrojen gazının bulunduğu iki ayrı bölge belirlendi.
Araştırmacılar, bu bölgelerin iki kara deliğin çevresinde oluşan yığılma disklerine işaret ettiğini değerlendirdi.
Kara delikler çevrelerindeki maddeyi tüketiyor
Aktif kara delikler, çevrelerindeki gaz ve diğer maddeleri güçlü kütleçekimleriyle kendilerine çekiyor. Bu süreçte kara deliğin çevresinde yığılma diski olarak adlandırılan yapılar meydana geliyor.
Diskte bulunan madde, dış bölgelerden kara deliğin merkezine doğru ilerleyerek kara delik tarafından tüketiliyor. Yığılma diskleri son derece parlak olabildiği için kara deliklerin kendileri doğrudan görülmese bile çevrelerindeki bu yapılar üzerinden tespit edilmelerini sağlıyor.
Araştırmacılar, süpernova patlamaları veya başka kozmik olayların da yüksek hızlı hidrojen gazının bulunduğu bölgeler oluşturabileceğine dikkat çekiyor. Ancak elde edilen verilerin J0148-4214 galaksisinin merkezinde iki süper kütleli kara delik bulunduğunu gösterdiğini belirtiyorlar.
Çalışmaya dahil olmayan diğer uzmanlar da New Scientist’e yaptıkları değerlendirmelerde, gözlemleri açıklayan en güçlü ihtimalin kara delikler olduğunu belirtti.
İki kara delik yalnızca 620 ışık yılı uzaklıkta
Araştırma ekibi, galaksinin merkezindeki iki kara deliğin birbirinden yalnızca 620 ışık yılı uzaklıkta olduğunu hesapladı.
Bilim insanları, iki kara deliğin muhtemelen birkaç yüz milyon yıl içinde birleşeceğini değerlendiriyor. Kara deliklerden birinin kütlesinin Güneş’in yaklaşık 80 milyon katı, diğerinin kütlesinin ise yaklaşık 600 bin katı olduğu tahmin ediliyor.
Araştırmacılar ayrıca merkezdeki daha küçük kara deliğin diğerine kıyasla çok daha fazla madde tükettiğini belirledi. Bu kara deliğin, Eddington limiti olarak bilinen ve kara deliklerin madde tüketme hızına ilişkin teorik sınırı dahi aştığı değerlendiriliyor.
Üçüncü kara delik galaksinin dış kesimlerinde
Araştırmanın en dikkat çekici bulgularından biri ise galaksinin merkezindeki ikilinin dışında üçüncü bir süper kütleli kara deliğin bulunması oldu.
Üçüncü kara delik, merkezdeki iki kara delikten yaklaşık 5 bin 500 ışık yılı uzaklıkta, galaksinin dış kesimlerinde tespit edildi.
Bu kara deliğin kütlesinin Güneş’in yaklaşık 2 milyon katı olduğu tahmin ediliyor.
Hakemli Astronomy and Astrophysics dergisinde yayımlanan çalışmanın başyazarı Hannah Übler, bulgunun uzak evrende tek bir galakside üç aktif kara deliğin varlığına ilişkin ilk kanıt olduğunu belirtti.
Übler, keşfin erken evrendeki süreçlerin büyük kütleli kara deliklerin bir araya gelmesinde etkili olmuş olabileceğini ve gelecekte kütleçekim dalgası gözlemevleriyle tespit edilmesi beklenen büyük kara delik birleşmelerinin oluşumuna zemin hazırlamış olabileceğini ifade etti.
Üç kara delik üç galaksinin birleşmesiyle mi oluştu?
Araştırmacılara göre J0148-4214’te üç kara deliğin bulunmasına ilişkin en olası açıklamalardan biri, galaksinin geçmişte üç ayrı galaksinin birleşmesi sonucunda oluşmuş olması.
Bu senaryoya göre birleşen her galaksi kendi merkezindeki kara deliği yeni oluşan galaktik yapıya taşımış olabilir.
Ancak ekip, üçüncü kara deliğin farklı bir yöne doğru hareket ederek ilerleyen dönemde galaksiyi terk etmesi ihtimalini de değerlendiriyor.
Hannah Übler, iki kara deliğin birleşmesi sonucunda oluşan yeni kara deliğin belirli bir yöne doğru savrulabileceğini gösteren çok sayıda teorik çalışma bulunduğunu belirtti. Bu geri tepmenin yönü ve şiddetinin ise birleşen kara deliklerin dönüş özellikleri gibi çeşitli faktörlere bağlı olduğunu açıkladı.
Yeni gözlemler erken evrenin sırlarını aydınlatabilir
Mevcut gözlemler, J0148-4214 galaksisindeki üç kara deliğin nasıl aynı sistem içinde bulunduğuna ilişkin kesin bir sonuca ulaşmak için yeterli değil.
Araştırmacılar, daha kapsamlı gözlemlerle üç kara deliğin oluşum ve hareket süreçlerini daha ayrıntılı biçimde incelemeyi hedefliyor.
Keşif, yalnızca aynı galakside üç süper kütleli kara deliğin bulunduğunu göstermesi açısından değil, erken evrende kara deliklerin nasıl hızla büyüdüğü ve birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğinin anlaşılması açısından da önem taşıyor.
