Genç Kara Delik Rekor Kıran Büyümesiyle Fizik Kurallarına Meydan Okuyor
Gökbilimciler, evrenin erken dönemlerinde beklenenden çok daha hızlı bir şekilde eriyip giden bir kara delik keşfettiler. Kendi dönemi için rekor kıran X-ışınlarıyla parlıyor ve Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra bazı kara deliklerin nasıl devasa boyutlara ulaştığını açıklamaya yardımcı olabilir.
Kanıtlar, olağan fiziksel sınırın çok ötesinde bir büyümeye işaret ediyor. Keşif , RACS J0320-35 adlı bir kuasarın aşırı davranışını ortaya çıkaran NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden geliyor.
Bu cisim yaklaşık 12,8 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunuyor, yani onu evrenin başlangıcından yalnızca 920 milyon yıl sonra görüyoruz. Daha önceki gözlemler kuasarın varlığını göstermişti, ancak Chandra’nın 2023 verileri onu farklı kılan şeyi ortaya koyuyor.
Kara delik kozmik büyüme kurallarını bozuyor
Kuasarın merkezinde, yaklaşık bir milyar Güneş ağırlığında bir kara delik bulunuyor. Kozmik zamanın ilk bir milyar yılında gözlemlenen diğer tüm kara deliklerden daha fazla X-ışını üretiyor.
X-ışınları, kara deliği besleyen dönen gazın en sıcak ve en çalkantılı bölgelerini izler. Bu durumda, parıltı, böylesine erken bir dönem için ölçülemeyecek kadar yüksektir.
Araştırmaya Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Luca Ighina liderlik etti. Ighina, “Bu kara deliğin hızla büyüdüğünü görmek biraz şok ediciydi,” dedi.
Ekibin modellemesi, kara deliğin Eddington limiti olarak adlandırılan değerin yaklaşık 2,4 katı hızla büyüdüğünü gösteriyor.
Eddington limiti nedir?
Madde bir kara deliğe doğru düşerken ısınır ve ışınım yayar. Bu ışık, içeri akan gazı geri iter. İçeri akan gaz yeterince güçlü olduğunda, dışarıya doğru yayılan ışınım basıncı, yerçekiminin içe doğru çekimini dengeler.
Bu noktadan sonra, madde normalde daha hızlı düşemez. Bu denge noktasına Eddington sınırı denir . Birçok kara delik bu sınırın altına iner, bazıları bu sınıra yaklaşabilir, ancak bu kara delik sınırı aşmış gibi görünüyor.
Erken evrende kara delik büyümesi
Bu kadar erken bir zamanda milyar güneş kütlesinde bir kara delik oluşturmanın iki ana yolu vardır. Birincisi, büyük başlamaktır. Bu resimde, devasa, bozulmamış bir gaz bulutu doğrudan on bin veya daha fazla güneş kütlesinden oluşan bir kara deliğe çöker ve ardından giderek büyür.
Diğeri ise, devasa bir yıldızın (onlarca güneş) ölümünden başlayarak küçük bir başlangıç yapmak ve ardından çok hızlı büyümek. Eğer RACS J0320-35 uzun süredir Eddington sınırının üzerinde büyüyorsa, mütevazı bir şekilde başlayıp yine de bu kadar kısa sürede bir milyar güneşe ulaşabilirdi.
İtalya’daki INAF-Osservatorio Astronomico di Brera’dan çalışmanın ortak yazarı Alberto Moretti, “Kara deliğin kütlesini bilip ne kadar hızlı büyüdüğünü hesaplayarak, doğum anında ne kadar büyük olabileceğini geriye doğru tahmin edebiliyoruz,” dedi . “Bu hesaplamayla artık kara deliklerin nasıl doğduğuna dair farklı fikirleri test edebiliyoruz.”
Kontrolsüz beslenmeye dair X-ışını ipuçları
Chandra’nın X-ışını spektrumu (farklı enerjilerdeki X-ışınlarının miktarı), kara deliğin sınırındaki fiziğin parmak izi gibi davranır.
Araştırmacılar bu parmak izini teorik modellerle karşılaştırdılar. En iyi eşleşme, Eddington sınırından daha hızlı büyüyen bir kara delikten geldi.
Optik ve kızılötesi dalga boylarındaki veriler aynı yöne işaret ediyor. Hepsi bir araya geldiğinde, yılda 300 ila 3.000 güneş arasında bir beslenme hızına işaret ediyorlar; bu kadar genç bir sistem için çok büyük bir rakam.
Erken evren devlerine dair ipuçları
Evren henüz bir milyar yaşından küçükken bile dev kara deliklerin var olduğunu biliyoruz . Asıl can sıkıcı soru ise nasıl ortaya çıktıklarıydı.
“Evren ilk nesil kara delikleri nasıl yarattı?” diye sordu, Astrofizik Merkezi’nden bilim insanı ve makalenin ortak yazarı Thomas Connor. “Bu, astrofizikteki en büyük sorulardan biri olmaya devam ediyor ve bu nesne, cevabı bulmamıza yardımcı oluyor.”
Süper-Eddington büyümesinin erken dönemlerde yaygınlaşması durumunda yabancı, ultra iri tohumlara olan ihtiyaç azalır.
Jets başka bir değişiklik daha yaptı
RACS J0320-35 ayrıca ışık hızına yakın dar parçacık jetleri fırlatır. Bunlar kuasarlarda nadir görülen bir durumdur. Varlıkları, hızlı ve dağınık bir beslenmenin, jetlere güç veren manyetik koşulların oluşmasına yardımcı olabileceğine işaret ediyor.
Eğer öyleyse, kara deliğin genişlemesine neden olan aynı faktörler (kalın diskler, kaotik giriş, güçlü alanlar) jetlerin açılmasına da yardımcı olabilir. Bu bağlantı hâlâ canlı bir gizem.
Galaksisinden daha parlak bir kuasar
Bir kuasarın parlaklığı kara deliğin kendisinden değil, birikim diskinden gelir. Gaz içe doğru akar, sıkışır ve milyonlarca dereceye kadar ısınır. X ışınlarından görünür ışığa kadar spektrumda yayılır .
Bu parıltı, onu barındıran galaksiyi gölgede bırakabilir. RACS J0320-35’te disk, standart sınırın üzerinde bir besleme hızıyla tutarlı olarak özellikle kompakt ve yoğun görünüyor.
Kara delik büyümesinin keşfi
Bir sonraki adımlar, büyüme hızını belirlemek ve zaman içindeki değişiklikleri tespit etmek için daha derin X-ışını pozlamaları ve daha geniş dalga boyu kapsamını içerir. Yüksek çözünürlüklü radyo görüntüleme de jetleri izleyebilir.
Gelecekteki gözlemevleri, ilk kara deliklerin karanlığı aydınlattığı daha da eski dönemleri araştıracak. Her yeni veri noktası, RACS J0320-35’in bir aykırı değer mi yoksa bir işaret mi olduğunu test edecek.
Uzak bir kuasardaki genç bir kara delik, ders kitaplarındaki sınırdan daha hızlı büyüyor gibi görünüyor. Bu davranış, kozmik tarihin bu kadar erken dönemlerinde milyarlarca güneşten oluşan canavarları açıklamak için yeni bir yol sunuyor. Ayrıca, ilk kara deliklerin doğum kütlelerinden güçlü jetleri neyin tetiklediğine kadar diğer bilmecelerle de bağlantılı.
Şimdilik mesaj basit: Evrenin en eski kara deliklerinden bazıları kemirerek değil, yutarak büyümüş olabilir ve Chandra bunlardan birini suçüstü yakaladı.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Genç Kara Delik Rekor Kıran Büyümesiyle Fizik Kurallarına Meydan Okuyor
/Genç Kara Delik Rekor Kıran Büyümesiyle Fizik Kurallarına Meydan Okuyor/