Samanyolu'nda 'yalnız' bir kara delik tespit edildi

Elizabeth Gibney

Yalnız kara delikler büyük ihtimalle galaksinin altını üstüne getiriyor olsa da onları tespit etmek aşırı derecede güç. Gökbilimciler şimdi ilk kez Samanyolu’nda başıboş biçimde gezinen izole bir kara delik tespit ettiler. Kara delikler, çoğunlukla, eşlik eden yıldızlar gibi diğer gök cisimleriyle etkileşime girdikleri zaman görülür. Ayrı bir kozmik nesne türü olan yalnız kara delikleri incelemek, bilim insanlarının onların nasıl meydana geldiklerini ve sayılarını anlamalarına yardım edebilir.

KARANLIK BİR TABİAT, GİZEMLİ BİR YAŞAM

Kara delikler o denli büyüklerdir ki, ışık dahi kütleçekimsel etkilerinden kaçamaz, bu nedenle, doğaları gereği görünmezlerdir. Mesela, eşlikçi yıldızından emdiği maddeleri aşırı biçimde ısıtarak ya da Evren boyunca dalgalanan kütleçekimi dalgaları meydana getirecek biçimde çarpışarak yıldız formundaki diğer nesnelerle etkileşime girmedikçe, bir hayalet olarak kalırlar.

Yalnız kara deliklerin yaygın oldukları ve Güneş’in 20 katından fazla kütleye sahip olan tek bir yıldızın ömrünün sonuna gelmesiyle oluştukları düşünülüyor. ABD’nin Maryland eyaletindeki Baltimore kentinde bulunan Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde bir gökbilimci olan ve keşfi yapan ekibe öncülük eden Kailash Sahu, “Galaksimizde bu türden 100 milyon kara delik mevcut olmalı, her yerde olmalılar ama onları bulmak aşırı güç” diyor.

Kara deliğin varlığının doğrulanması, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve birkaç yer tabanlı gözlemevini kullanılarak on yıl boyunca yapılan gözlemler sonucunda gerçekleşti. 31 Ocak günü Arxiv adlı sitede yayınlanan ve bulguyu detaylandıran bir ön baskı makalesi henüz hakemli bir incelemeye tabi tutulmamış olsa da gökbilimcilere büyük bir heyecan yaşattı. Almanya’nın Garching kentinde bulunan Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nde bir astrofizikçi olan Selma de Mink, “Bunun fazlasıyla heyecan verici ve büyük bir keşif olduğunu düşünüyorum” diyor.

ODAKLANAN YILDIZLAR

Uluslararası araştırma ekibi, yalnız kara deliği tespit etmek amacıyla ‘mikrolensleme’ adıyla bilinen bir teknik kullandı. Araştırmacılar, yanından geçtiklerinde kütleçekimsel etkiyi büken ve yıldızların ışığını bir mercek gibi odaklayan görünmez bir nesne (bkz. ‘kozmik mercekler’) sayesinde aşırı biçimde parlayan yıldızları aradılar. Kara delikler gibi aşırı büyük nesneler daha geniş bir uzay alanını etkiler ve bu yolla yıldızı daha uzun bir süre için parlatırlar. Bununla birlikte, nötron yıldızları gibi soluk ve daha hafif olan nesnelerin alışılmadık derecede yavaş hareket etmesi de uzun süreli bir parlamaya sebep olabilir.

Hâl böyle olunca ekip, kendi ışığını üretmeyen ama daha fazla gözlem için en az 200 gün boyunca bir arka plan yıldızını aydınlatan sekiz aday gök cismi belirledi. Nihayet bunlardan birinin bir kara delik olduğunu öne sürmek için yeterli veriye ulaştılar.

Araştırma ekibi, altı yıl boyunca, bir yıldızın önünden geçiş yapan bir nesnenin, yıldızın uzay boşluğundaki konumunu nasıl saptırdığını ölçmek amacıyla Hubble Uzay Teleskobu’nu kullandı. Sahu, gözlemlenen sapmanın çok küçük olduğunu ifade ediyor; sapmayı Dünya’dan ölçmek, New York’tan [yaklaşık 4 bin km mesafedeki] Los Angeles’ta bulunan bir madalyonun genişliğini ölçmeye eşdeğer bir iş. Araştırmacılar, ilk defa 1915 yılında Albert Einstein tarafından ortaya atılan denklemleri kullanarak, görünmez gök cisminin kütlesinin, Güneş’in sahip olduğu kütlenin yaklaşık yedi katı olduğunu hesaplayabildiler: Yani, neredeyse bir kara delik olduğundan emin olabileceğimiz düzeyde ağırdı. De Mink, “Yalnız bir kara deliği açık biçimde tespit eden ilk kişiler onlar” diyor.

ABD’nin Seattle kentinde bulunan Washington Üniversitesi’nde bir astronom olan ve 20 yıl önce ekip tarafından kullanılan parlatma ve saptırma tekniklerinin bir karışımının kullanılmasını öneren araştırmacılar arasında yer alan Eric Agol’a göre, tespit, yalnız kara deliklere ilişkin daha eski iddialardan çok daha ikna edici görünüyor.

Son olarak, parlama olayını gözlemleyen yer gözlemevlerinden daha fazla bilgi elde edildi. Işığın, Dünya’nın başka bölgelerine çarpma açısında görülen küçük farklılıklar, kara deliğin Dünya’dan 1.58 kiloparsek (5150 ışıkyılı) olan uzaklığını kesin biçimde tespit eden bir paralaks etkisi yarattı.

SÜPERNOVA DARBESİ

Gök cisminin uzaklığını ve kütlesini parlama süresiyle bir araya getirmek, kara deliğin görüş alanımız boyunca saniyede yaklaşık 45 kilometrelik bir hızla ilerlediğini açığa çıkardı. Sahu, bu hızın, etrafında bulunan diğer yıldızların saniyede 10-30 kilometre olan hızına kıyasla biraz daha süratli olduğunu ifade ediyor. Bu durum, kara deliğin bir süpernova patlamasının merkezinde oluştuğu dönemde fazladan bir ‘darbe’ aldığının bir işareti olabilir. “Doğmak için ne harika bir yol(!)” diyor.

Avustralya’nın Melbourne kentindeki Monash Üniversitesi’nde astronom olan Ilya Mandel, kara deliklerin doğum esnasında yedikleri tekmelerin hâlâ “sağlam bir tartışma” konusu ve süpernovaları anlamada etkisi olduğu için bu ölçümün heyecan verici olduğunu dile getiriyor. Bununla birlikte, gökbilimcilerin kara deliğin hızını yalnızca bir yönde bildiğine dikkat çekiyor; Dünya’dan uzaktaki farklı bir yöne doğru onlardan daha yavaş biçimde hareket ediyorsa, komşularına kıyasla daha yavaş görünebilir. Mandel, araştırmanın 'heyecan verici bir tekniği sergileyen çok güzel bir sonuç olduğunu ama ardında yanıtlanmamış birçok soru bıraktığını' söylüyor.

Tek bir örnekten sınırlı miktarda şey öğrenilebilse de, ekibin incelemesi gereken üç umut verici kara delik adayı daha mevcut. ABD’nin Tucson kentinde bulunan Arizona Üniversitesi’nden astronom Feryal Özel, daha fazla bulgu ortaya çıktıkça, astronomların izole kara deliklerin kökenlerine ve ne oranda yaygın olduklarına dair çok daha fazla bulguya erişmelerine yardımcı olabileceğini dile getiriyor. “Tek bir veri noktasından hiçbir şey çıkarmamamız gerekir ama ben heyecanlıyım” diyor.

Mandel, araştırma ekibinin kullandığı tekniğin, gökbilimcilerin, eşlikçi yıldızları gözlemlemek gibi mevcut yöntemlerle uzun zamandır görebildiklerinden daha geniş bir yelpazede kara delikler saptamasına da olanak sağlayacağını düşündüğünü söylüyor. “Resmin bütününe ulaşma doğrultusunda kara delikleri incelemek için pek çok farklı yola ihtiyacımız var” diyor.

Yazının orijinali Nature sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)