Kara delikler galaksimizin merkezinde mi gizleniyor?

Paul Sutter*

Evrende bulunması en zor kara delikler, büyük ya da küçük olanlar değil, orta büyüklükte olanlardır. Gökbilimcilerden oluşan bir ekip, bu kara delikleri yakalamak için uzay-zamanda meydana gelen dalgalanmaları kullanan yeni bir yöntem geliştirdi.

Kara deliklerin bilinen iki genel türü var. Büyüklüğü Güneş’in kütlesinin birkaç katı ile birkaç düzine katı arasında değişen yıldız kütleli kara delikler mevcut. Ayrıca, süper kütleli kara delikler de var; bu kara deliklerin kütleleri bir milyon Güneş kütlesinden 50 milyar Güneş kütlesine varıncaya dek çeşitlilik gösterir.

PEKİ YA ARADA KALANLAR?

Gökbilimciler, Güneş’in birkaç bin katı kütleye sahip ‘ara kütleli kara delikler’ (IMBH) diye de bilinen bu iki uç nokta arasında kalan birtakım kara delikler olabileceğini öne sürüyor.

Bununla birlikte, ortada bir sorun var: Onlarca yıldan bu yana bu kara delikleri arıyor olmamıza karşın onları hâlâ bulabilmiş değiliz. Hâl böyleyken, arXiv.org adlı ön baskı sunucusu için bir makale yazan bir gökbilim ekibi, kara deliklerin Samanyolu’nun merkezindeki hareketlerinden dolayı uzay-zamanda ortaya çıkan hassas dalgalanmaları kullanarak IMBH’leri avlamak için yeni bir yöntem önerdi.

SÜPER KÜTLELİLİĞE GİDEN YOLDA SADECE BİR BASAMAK

Gökbilimciler umutsuz biçimde bir IMBH bulmak istiyor; zira bu keşif onların kara deliklerin oluşum tarihini bir araya getirmelerine yardım edecek. Şu an anladığımız kadarıyla, dev kara delikler şimdiki halleriyle ortaya çıkmadı. Daha ziyade, yalnızca yıldız kütleli kara delikler olarak ortaya çıktılar. Ardından, yüz milyonlarca yıl boyunca çok yakınlarında gezinen madde kümelerini yok ettiler ve aynı zamanda birbirlerini bularak birleştiler ve hızla şu anki etkileyici boyutlarına ulaştılar. Bu süratli büyüme, geride çok az IMBH’nin kalması gerektiğini ortaya koydu; çünkü kara deliğin sahip olduğu bu boyut, bir kara deliğin süper kütleli olmaya doğru giden yolunda sadece geçici bir basmağı temsil ediyor.

Diğer yandan, öteki kara delik oluşum modelleri, aslında IMBH’lerin gerçekten de yaygın olabileceğini ama saptanmasının zor olabileceğini gözler önüne serdi. Örneğin, galaktik çekirdekteki aşırı sıkışık koşullar, muhtemelen binlerce büyük ama süper kütleye sahip olmayan kara delik yaratmaya hazır hale gelmiş olabilir. Ne var ki galaksinin tam merkezinde bulunan süper kütleli kara delik görüş alanımıza egemen olacağı için söz konusu ara kütleli kara delikler gizleniyor olabilir.

KÜTLEÇEKİM DALGALARI SAYESİNDE BULUNACAKLAR

Yeni araştırmanın yazarları bu ihtimalleri test etmek amacıyla, Avrupa Uzay Ajansı’nın 2037 yılında göreve almayı tasarladığı, planlanmış bir kütleçekim dalgası dedektörü olan Lazer İnterferometre Uzay Anteni’ni (LISA) kullanmayı umut ediyor. Gözlemevi, ilk kez Einstein’ın öngördüğü, uzay-zamandaki hassas dalgalanmalar olan kütleçekim dalgalarını Güneş Sistemi’nden geçtiği esnada saptayacak.

Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve Virgo gibi benzer yer bazlı gözlemevleri, yıldız kütleli kara deliklerin birleşmelerini saptama alanında hâlihazırda göz alıcı bir başarıya ulaştı; buna karşın, bu araçlar, daha büyük herhangi bir şeyden yayılan sinyalleri saptamak için gereken frekanslara duyarlı değil.

LISA programı, Güneş’in yörüngesinde dönen ve aralarındaki mesafeyi sürekli gözetecek üç uydudan oluşacak. Bir kütleçekim dalgası yayıldığında, uydular, okyanusta yayılan bir gelgit dalgasını fark eden şamandıralar gibi belirgin bir izi kaydedecek.

GÖKBİLİMCİLERİN BİRAZ DA ŞANSA İHTİYACI OLACAK

Gökbilimcilerin IMBH’leri aramak için biraz da şansa ihtiyacı olacak. Galaktik merkezde bulunan bir IMBH, daha küçük bir kara delik, bir nötron yıldızı ya da bir beyaz cüce gibi başıboş gezinen yoğun bir cisim yakalarsa, yaşanacak süreç LISA’nın büyük ihtimalle saptayabileceği kütleçekim dalgaları yayar. IMBH’nin kendisi, merkezde bulunan süper kütleli kara deliğin yörüngesinde döneceğinden, bu kütleçekim dalgaları, IMBH’nin hareketi sebebiyle, yanınızdan geçen bir ambulanstan yayılan sesteki artış ve azalma da olduğu gibi, bir ‘Doppler kaymasına’ maruz kalacaktır.

Şayet galaktik merkezimizde yeterince IMBH gizleniyorsa, bu sessiz yıkım faaliyetleri kütleçekim dalgalarında hassas imzalar bırakabilir. Öte yandan, önerilen yöntem henüz tamamlanmış olmaktan uzak: LISA, IMBH’leri yalnızca bin ile 100 bin Güneş kütlesi arasındalarsa saptayabilecek. Emin olmak için beklemek gerekecek ama işe yarayabilir.

* SUNY Stony Brook Üniversitesi ve New York Flatiron Enstitüsü'nde astrofizik alanında araştırmacı profesör

Yazının orijinali Live Science sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)