Yakın Yıldızlar Dünyamızda Kütleli Kara Delikler Olmalı: Peki Onları Bulabilecek miyiz?

Bilimsel tahminler, Samanyolu’nda yaklaşık 100 milyon ile 1 milyar arasında yıldız kütleli kara deliğin bulunması gerektiğini gösteriyor. Ancak bunları bulmak kolay değil. Onlar, galaksilerin merkezindeki süperkütleli kara delikler (SMBH) gibi değil. Onlar farklı nedenlerle genellikle kolayca tespit edilebilir.

Süperkütleli bir kara delik aktif olarak madde biriktirdiğinde, madde dönen bir birikim halkasında birikir; burada ısınır ve enerjik ışınım yayar. Bunlara aktif galaktik çekirdekler (AGN) denir. En parlaklarına kuasarlar denir ve büyük mesafelerden gözlemlenebilirler. AGN ve kuasarlar, dönüş ekseninin zıt yönünde iki güçlü astrofiziksel jet yayar; bazı durumlarda bu jetler doğrudan Dünya‘ya doğru yönelir. Bunlara blazarlar deriz ve ışınaktan yayılan, kaçırulamayacak kadar güçlü bir enerji ışınıyla varlıklarını ilan ederler.

Diğer süperkütleli kara delikler ise güçlü yerçekimleri ve çevreleri üzerindeki etkileriyle bulunur. Samanyolu’nun süperkütleli kara deliği olan Sgr A*, yalnızca az miktarde maddeyle beslenen sönük bir kara deliktir. Neredeyse hiçbir ışınım yaymaz. Yerçekiminin kendisine en yakın yıldızları hızlandırması ve yörüngelerini etkilemesiyle tespit edildi.

Ancak yıldız kütleli kara delikler çok daha sönük ve tespit edilmesi çok daha zor. Yine de orada olmalılar. Modeller onları öngörüyor.

The Astrophysical Journal’da sunulan araştırma, Gaia verilerinde bu kara delikleri bulma girişimini sunuyor. Çalışmanın başlığı “Searching for Isolated Black Hole Candidates within 15 pc of the Solar System in Gaia DR3” ve lider yazar Abdurakhmon Nosirov. Nosirov, Çin’in Şanghay kentindeki Fudan Üniversitesi Fizik Bölümü, Astronomi ve Astrofizik Merkezi’nden.

“Teorik modeller, Galaksi’nin ağır yıldızların tam yerçekimsel çökmesinden oluşan 108–109 kara deliğe ev sahipliği yaptığını ve bu kara deliklerin çoğunun yoldaşı olmadan izole olduğunu öngörüyor,” diye yazıyor yazarlar. Üst sınır 1 milyar ise ve onları bulamazsak, bizi ne durduruyor?

“Güneş Sistemi’nden 15 pc (∼50 ışık-yılı) menzilinde birkaç kara delik olabilir,” diye yazıyor yazarlar. “Bu kara delikler Yerel Yıldızlararası Bulutlar’ın (LICs) içine yerleşirse—bu Yerel Hacmin %5–20’sini kaplayan—izole bir kara delik, mevcut veya yakın geleceğin gözlem araçlarının olanaklarıyla, yıldızlararası ortamdan birikim yoluyla tespit edilebilir bir elektromanyetik ışınım üretebilir.”

Yer Yıldızlararası Bulut (LIC), kısmen iyonlaşmış gazdan oluşan bir buluttur. Güneş Sistemi, LIC’in kenarına yakın bir yerden bunun içinden geçiyor. G-Bulutu gibi diğer yıldızlararası bulutlar yakınlarda ve topluca Yer Yıldızlararası Bulutlar (LICs) olarak adlandırılıyorlar.

Bu illüstrasyon, Yer Yıldızlararası Bulut’u (LIC), bunun içinden geçen Güneş Sistemi’ni ve bilinen birkaç yakın yıldızı gösteriyor. Aynı zamanda yakın bir yıldızlararası bulut olan G-Bulutu’nu da gösteriyor. Eğer Güneş’ten 50 ışık-yılı içindeki yıldızlararası bulutlarda yıldız kütleli kara delikler varsa, elektromanyetik ışınımlarıyla tespit edilebilir olmalılar. Görsel Kaynağı: NASA / Adler / University of Chicago / Wesleyan

Ancak 50 ışık-yili içindeki kara deliklerin elektromanyetik ışınımlarını öngörmek, yazarlara göre “beklenen birikim tayfındaki büyük belirsizlikler” nedeniyle zor. Yer Yıldızlararası Bulutların içindeki kara deliklerle dışındakiler arasındaki durum farklı.

LIC’in dışında, kara deliklerin besleneceği neredeyse hiçbir şey yok. “Bu bulutların dışında, birikim hızı çok düşük olur; modellerimize göre ortaya çıkan elektromanyetik akı, mevcut ve yakın geleceğin gözlem olanaklarının tespit sınırlarının belirgin şekilde altında kalıyor,” açıklıyor araştırmacılar.

Elektromanyetik akı, bir kara deliği tespit etmenin tek yolu değil. Diğer yol, yakın yıldızlar üzerindeki yerçekimsel etkileriyle, astrometriyle ölçülebilecek bir yöntem. Ne yazık ki bu, komşuluk bölgemizde işe yaramayacak. “Yakın yıldızların yerçekimsel bozulması aracılığıyla astrometrik tespit mümkün görünse de, yerel yıldız yoğunluğu bu yöntemin gerçekçi bir şekilde başarılı olması için çok düşük,” diye yazıyor yazarlar.

Araştırmacılar, Gaia ve veri sürümü 3’e başvurarak İKÜ’den beslenen izole kara deliklerini bulmaya çalıştı ve beş tanesini buldu. (Gaia altısını buldu, ancak biri kahverengı cüce olarak hariç tutuldu.) Astrometri onları doğrulamak için uygun bir yöntem olabilirdi, ancak konumları bunu engelliyor. “Tüm adaylar galaktik düzleme yakın yer alıyor, bu da onları muhtemelen sahte astrometrik çözümler haline getiriyor; örneğin modelenmemiş arka plan kaynaklarından (kalabalık) ve/veya modelenmemiş ikili sistemlerden kaynaklanan,” araştırmacılar açıklıyor.

Bu şekil, Güneş Sistemi’nden 15 parsek mesafesine kadar olan bölgenin üç boyutlu bir haritasıdır. 15 Yerel Yıldızlararası Bulut’un konumlarını göstermektedir ve renkli bir x, altı kaynağın her birinin konumunu işaretlemektedir. Ortadaki siyah yıldız Güneş Sistemi’ni temsil etmektedir. Görüntü Kaynağı: Abdurakhmon Nosirov ve ark. 2026 ApJ 1004 21.

Böylece iş, modelenmiş kızılötesi ve radyo yayılımlarına dayanmaya başladı.

Gaia spektrum toplamadı, bu yüzden verileri işe yaramaz. Ancak Güneş Sistemi’ni çevreleyen 15 parsek alanını kapsayan birden fazla yayılım veri havuzu var. CatWISE bunlardan biri, NASA’nın Geniş Alan Kızılötesi Araştırması’nın kızılötesi kaynaklarından oluşan bir veri havuzu.

RACS ve VLASS gökyüzünün radyo veri havuzlarıdır. RACS, Hızlı ASKAP Sürekli Yayılım Araştırması’dır ve VLASS, Çok Büyük Dizi Gökyüzü Araştırması’dır. RACS, 36 parçalık ASKAP radyo teleskobunun tamamını kullanarak gökyüzünü tekrar tekrar inceledi ve VLASS 10 milyon ayrı radyo kaynağını katalogladı.

Bu görüntü, Avustralya Metrekare Dizisi Yürütücü’nden (ASKAP) gelen 36 radyo çanağının bir kısmını göstermektedir; Batı Avustralya’da yer almaktadır. Her çanak 12 m çapındadır ve hepsi birlikte çalıştığında güçlü bir girişimölçer oluştururlar. Görüntü Kaynağı: CSIRO tarafından, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35460691

“Radyo veri havuzlarının tespit eşikleri, modellerimizin öngördüğü yayılımlara yakın olsa da, her iki model de eğer bu kaynaklar İKÜ’den beslenen kara deliklerse, CatWISE’de tespit edilebilir olmaları gerektiğinde hemfikirdir,” araştırmacılar yazıyor.

Kara delik meraklıları için üzülerek söylemek gerekirse, Gaia adaylarıyla eşleşen hiçbir kaynak bulunamadı.

“Bu kaynaklardan kızılötesi ve radyo yayılımı arayışımız, muhtemelen kara delik olmadıklarını ve İKÜ’den beslenmediklerini daha da güçlü bir şekilde öngörüyor,” yazarlar yazıyor.

Bu çaba verimli olamadı, ancak bu aramanın sona ereceği anlamına gelmiyor. Diğer araştırmalar, İKÜ’den beslenen herhangi bir izole kara deliğin çok soluk olacağını ve oldukça birçok özelliği olmayan, sıradan bir spektrum sergileyeceğini gösteriyor. Ancak bu, tespit edilemez oldukları anlamına gelmiyor. Sadece tek tek aletlerle yapılan gözlemlerle muhtemelen tespit edilemez olduklarını gösteriyor.

“Alternatif yorumları elemek ve herhangi bir adayın doğasını doğrulamak için radyo, optik ve X-ışını bantlarını kapsayan çok dalgaboylu takip çalışmalarının gerekli olduğunu,” yazarlar yazıyor.

“Gelecek çabalar, radyo ve X-ışını veri havuzlarında, sıcak ve kısmen iyonlaşmış İKÜ’den beslenen izole kara deliklerini aramaya odaklanacak,” yazarlar sonuçlarında yazıyor.

2027’nin başlarında, Metrekare Dizisi başka bir veri partısalı yayılayacak. Kara delik avcılarına başarı sağlayacak veri bu olacak mı?

Bu veri, araştırmacıların sonuçlandırdığı gibi, “bu girişim için özellikle umut verici görünüyor.”