Bazı kara delikler aslında hiç de 'kara' değiller

Sabine Bellstedt & Jessica Thorne

DUVAR - En büyük kütleye sahip olan yıldızlar öldükleri zaman Evren’de bilinen en yoğun nesnelerden bazılarını meydana getirmek üzere kendi içlerine çökerler: Bunlara ‘kara delik’ denir. Onlar kozmosta var olan ‘en karanlık’ nesnelerdir; zira, ışık dahi onların akıl almaz derecede güçlü yerçekimlerinden kaçamaz.

Bu sebeple, kara delikleri doğrudan görüntülemek mümkün değildir ve bu durum onları ziyadesiyle esrarengiz ve şaşırtıcı kılar. Öte yandan, sonuçlanan yeni araştırmamız, en iştahlı kara deliklerin bir kısmını saptamanın bir yolunu testten geçirdi ve onları uzak galaksilerin merkezlerinin derinlerinde gömülü haldeyken bile bulmamızı kolaylaştırdı.

Taşıdıkları isme karşın, kara deliklerin tamamı kara değildir. Kara delikler birçok farklı boyuta sahip olsalar da en büyükleri galaksilerin merkezlerinde bulunur ve boyutları büyümeye devam etmektedir.

Bu tür ‘süper kütleli’ kara delikler, Güneş’in sahip olduğu kütlenin bir milyar katı kadar büyüklükte olabilirler. Keşfedilişi 2020 Nobel Fizik Ödülü’ne layık görülen ve Samanyolu galaksimizin merkezinde bulunan Sagittarius A* adlı kara delik fazlasıyla sakindir. Buna karşın, süper kütleli kara deliklerin tamamı için durum böyle değil.

Gaz, toz ya da yıldız gibi maddeler bir kara deliğe aşırı biçimde yaklaştığında, devasa bir çekim kuvveti tarafından emilirler. Bu maddeler kara deliğe doğru düştükçe ısınır ve inanılmaz derecede parlak bir hale gelirler.

Böylesi ‘parlak kara delikler’ tarafından üretilen ışık, X ışınlarından radyo dalgalarına varıncaya dek elektromanyetik spektrumun bütününe yayılabilirler. Galaksilerin merkezinde bulunan parlak kara deliklerin bir başka adı ‘aktif galaktik çekirdek’ ya da [İngilizce adıyla] kısaca AGN’dir. Onlar Güneş’ten trilyonlarca kat daha fazla ışık yayabilirler ve kimi zaman ışıklarıyla bulundukları galaksideki yıldızların tamamını birden gölgede bırakabilirler.

EN PARLAK KARA DELİKLER

AGN’lerin bir kısmı, uzayda milyonlarca kilometre yol kat eden ve radyo teleskopları aracılığıyla görülebilen bir jet akımı vasıtasıyla maddeyi şiddetli biçimde püskürtür. Diğerleriyse, kendi galaksilerinin merkezinde, etrafta bulunan (ve yıldızların oluşması için gereken yakıt olan) gazları galaksinin dışına itebilen ‘rüzgarlar’ yaratırlar.

Gökbilimciler, bir galaksinin merkezinde bu yıkıcı güçlerin varlığı söz konusuyken, bu durumun, galaksinin kendisi üzerinde büyük bir etki yaratıyor olması gerektiğinden şüphe duymuyorlar. Galaksilerin büyük çoğunluğunun yıldız oluşum süreçlerini yavaş yavaş zaten bitirdiğini biliyoruz ve AGN’ler bu durumun sorumlularından biri olabilirler.

Hâl böyleyken, AGN’ler sadece anlaşılması güç kara delikleri daha doğru biçimde kavramamıza yardım etmekle kalmaz, aynı zamanda onları incelemek bizlere galaksilerin kendileri hakkında da bilgi verir.

PARLAK KARA DELİKLERİ NASIL BULURUZ?

Bir kara deliğin ne kadar ‘yediğine’, hangi galakside bulunduğuna ve onu görebildiğimiz açıya bağlı olarak, AGN’ler birbirlerinden gayet farklı görünebilirler. Aynı galaksiye bakarken dahi, X-ışını teleskobu kullanan bir gökbilimci onların parladığını görebilir ve bir AGN keşfedebilirken, radyo teleskobu kullanan bir diğer gökbilimci AGN’lerin radyo spektrumunda görülebilen jetler üretmemesi halinde hiçbir şey göremeyebilir.

İşte bu nedenle, [geçmişte] bunların birbirinden farklı nesneler olduğu düşünülüyordu; fakat gökbilimciler aynı nesnelere farklı teleskoplarla bakarak pek çok benzerlik taşıdıklarını keşfettiler ve onları bulmak için daha fazla elektromanyetik spektrum kullanmanın sağladığı faydaları fark ettiler.

Bir galaksinin elektromanyetik spektrumun farklı bölümlerinde sergilediği göreli parlaklığa ‘spektral enerji dağılımı’ adı verilir. Bu dağılım, bir galaksinin kaç tane yıldız barındırdığını, bu yıldızların kaç yaşında olduklarını, oluştukları maddelerin içeriğini ve ne kadar tozun ışığı engellediğini ölçmek amacıyla kullanılabilir.

Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimler (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) dergisinde yayımlanan yeni araştırmamızda, bu tekniğin AGN’leri saptamak amacıyla da kullanılabileceğini ortaya koyuyoruz. Bu, bundan sonra sadece bir galakside bulunan yıldızların özelliklerini ve tarihçelerini değil, aynı zamanda galaksi merkezinde bulunan bir kara deliğin parlaklığını da ölçebileceğimiz anlamına geliyor.

Bu, yapması kolay bir şey değil. Yıldız ışığı ile bir AGN’den yayılan ışık arasındaki fark inanılmaz derecede ince ve bu yüzden genç yıldızları parlak bir kara delikle karıştırmak ya da bunun tam tersi gayet olası.

11 MİLYAR YILLIK BİR GEÇMİŞ ARAŞTIRILIYOR

Burada, yani Avustralya’da bulunan gökbilimciler, gökyüzünün belirli bölgelerinde görülen galaksilerin 3 boyutlu haritalarını oluşturmak amacıyla Avustralya’daki teleskopları kullanıyorlar. Bu haritalar, muhtemel AGN’leri bulmak için Evren’in 11 milyar yıllık tarihini barındıran yüz binlerce galaksiyi taramamıza olanak sağlıyor.

Geliştirdiğimiz yeni yöntemi 700 bin galaksiye uygulayarak, sayılarının zaman içerisinde nasıl geliştiğini ve ev sahibi galaksilerini nasıl etkilediklerini anlamaya başlamak için 75 binden fazla AGN belirledik ve ölçümler yaptık. Gökbilimciler, Evren’deki AGN’lerin sayısının, yaklaşık 10 milyar yıl önce şimdikinden neredeyse on kat daha fazla olduğunu bildiğimiz yıldız oluşum miktarıyla bağlantılı olduğunu düşünüyorlar. Bununla birlikte, kozmik zaman süresince oluşan tüm AGN’leri galaksi örneklerimizde tanımladığımızdan emin olana dek tam anlamıyla bilemeyeceğiz.

Şu anda, astronomi topluluğu aktif kara deliklerin tabiatını büyük bir istekle tartışmaya devam ediyor. Tartışmanın hararetini düşürmek için var olan soruları şimdilik yanıtlamamış olsak bile, artık galaksilerin içinde yer alan bu büyüleyici nesneleri güvenilir bir biçimde saptama hedefine bir adım daha yakınız. Ve bu, kara deliklerin gizemini daha fazla aydınlatma yolunda atılan büyük bir adım.

Makalenin orijinali The Conversation sitesinde yayımlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)