Komşu Bölgemizde Kara Delikler Olmalı: Onları Bulabilir miyiz?

Bilimsel tahminler, Samanyolu’nda yaklaşık 100 milyon ile 1 milyar arasında yıldız kütlesine sahip kara delik olması gerektiğini gösteriyor. Ancak bunları bulmak kolay değil. Bunlar, galaksilerin merkezindeki süperkütleli kara deliklerle (SMBH) aynı değil. Onlar genellikle farklı nedenlerden dolayı kolayca fark ediliyor.

Bir SMBH 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 astrofizik jeti yayar; bazı durumlarda bunlar doğrudan Dünya‘ya doğru yönelir. Bunlara blazarlar deriz ve geri dönen bir ışık kulesi demetiyle kaçırulamayacak şekilde varlıklarını ilan ederler.

Diğer SMBH’ler ise güçlü yerçekimleri ve çevreleri üzerindeki etkileriyle tespit edilir. Samanyolu’nun SMBH’si olan Sgr A*, yalnızca az miktarda maddeyle beslenen sönük bir kara deliktir. Neredeyse hiçbir ışınım yaymaz. Yerçekiminin kendisine en yakın yıldızları ne kadar hızlandırdığı ve bunun yörüngelerini nasıl şekillendirdiğiyle tespit edildi.

Yıldız kütlesine kara delikler çok daha fazladır, ancak aynı zamanda SMBH’lere göre daha sönük ve tespit etmeleri daha zordur. Yine de orada olmalılar ve bazıları komşuluğumuzda olmalıdır. Modeller bunları öngörür ve ayrıca yalnızız olmaları gerektiğini öngörür.

The Astrophysical Journal’da sunulan araştırma, Gaia verilerinde bu kara delikleri bulma girişimini sunuyor. “Searching for Isolated Black Hole Candidates within 15 pc of the Solar System in Gaia DR3” başlıklı çalışmanın baş yazarı 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 yarıldızsız, yalnızız olduğunu öngörüyor,” yazarlar yazıyor. Üst sınır 1 milyar ise ve biz bunları bulamıyorsak, bizi ne durduruyor?

“Güneş Sistemi’nin 15 pc yakınında (∼50 ışık yılı), birkaç kara delik olabilir,” yazarlar yazıyor. “Bu kara delikler Yerel Yıldızlararası Bulutlar’ın (LIC) içinde konumlanırsa—bu Yerel Hacmin %5–20’sini kaplayan—mevcut veya yakın geleceğin gözlem araçlarının olanaklarıyla, yıldızlararası ortamdan birikim yoluyla algılanabilir elektromanyetik ışınım üretilebilir.”

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

Bu illüstrasyon, Yer Yıldızlararası Bulut’u (LIC), bunun içinden geçen Güneş Sistemi’ni ve bilinen yakın yıldızlardan bazılarını gösteriyor. Ayrıca yakın bir yıldızlararası bulut olan G-Bulutu’nu da gösteriyor. Güneş’in 50 ışık yılı içindeki yıldızlararası bulutlarda yıldız kütlesine kara delikler varsa, elektromanyetik ışınımlarıyla algılanabilir olmalılar. Görsel Kaynağı: NASA / Adler / University of Chicago / Wesleyan

Ancak kara deliklerin elektromanyetik ışınımlarını öngörmek, beklenen birikim tayfındaki “büyük belirsizlikler” nedeniyle zor, yazarlara göre. LIC içindeki kara deliklerle onun dışında kalanlar arasındaki durum farklıdır.

LIC’in dışında, kara deliklerin besleneceği neredeyse hiçbir şey yoktur. “Bu bulutların dışında, birikim hızı çok düşük olur; modellerimize göre ortaya çıkan elektromanyetik akı, mevcut ve yakın geleceğin gözlem olanaklarının algılama sınırlarının belirgin şekilde altında kalıyor,” araştırmacılar açıklıyor. Ancak LIC içindeki yıldızlararası ortam, kara delik birikiminin algılanabilir olması için yeterince yoğundur.

Elektromanyetik akı, bir kara deliği tespit etmenin tek yolu değildir. Diğer yol, yakın yıldızlar üzerindeki yerçekimsel etkisidir ve bu astrometriyle ölçülebilir. Ne yazık ki, komşuluğumuzda bu işe yaramaz. “Yakın yıldızların yerçekimsel bozulması aracılığıyla astrometrik tespit mümkün olsa da, yerel yıldız yoğunluğu bu yöntemin gerçekçi bir şekilde başarılı olması için çok düşük,” yazarlar yazıyor.

Araştırmacılar, yıldızlararası ortadan (ISM) beslenen potansiyel izole kara delikleri bulmak için Gaia ve Veri Yayın 3’e başvurdu ve beş tanesini buldular. (Gaia altısını buldu, ancak biri kahverengı cüze olarak dışarıda bırakıldı.) Yine, astrometri bir çözüm olarak elendi. “Tüm adaylar galaktik düzleme yakın yer alıyor, bu da onları muhtemelen sahte astrometrik çözümler yapıyor; örneğin modelenmemiş arka plan kaynaklarından (yoğunlaşma) ve/veya modelenmemiş ikili sistemlerden kaynaklanan,” araştırmacılar açıklıyor.

Bu şekil, Güneş Sistemi’nin 15 parsek yakınındaki bölgenin üç boyutlu bir haritasıdır. 15 Yerel Yıldızlararası Bulut’un konumlarını gösteriyor ve renkli bir x işareti, altı kaynağın her birinin konumunu işaret ediyor. Merkezdeki siyah yıldız, Güneş Sistemi’ni temsil ediyor. Görsel Kaynağı: Abdurakhmon Nosirov ve ark. 2026 ApJ 1004 21.

Böylece iş, modelledilmiş kızılötesi ve radyo yayılımlarına geldi.

Gaia, kara delik adaylarını tespit etmek için yeterli spektroskopik veri topladı, ancak onları doğrulamak için yeterli değildi. Ancak, Güneş Sistemi’ni çevreleyen 15 parsek alanını kapsayan birden fazla yayın kataloğu var. CatWISE bunlardan biri, NASA’nın Geniş Alan Kızılötesi Araştırması’nın kızılötesi kaynaklarından oluşan bir katalogdur.

RACS ve VLASS, gökyüzünün radyo kataloglarıdır. RACS, Rapid ASKAP Continuum Araştırması’dır ve VLASS, Very Large Array Sky Araştırması’dır. RACS, tüm 36 çanaklı ASKAP radyo teleskobuyla gökyüzünü tekrar tekrar gözlemledi ve VLASS, 10 milyon bireysel radyo kaynağını katalogladı.

Bu görsel, Avustralya’nın batısındaki Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP)’ın 36 radyo çanağından bazılarını gösteriyor. Her çanağın çapı 12 m’dir (39 ft) ve hepsi birlikte çalıştığında güçlü bir girişimölçer (interferometer) oluştururlar. Görsel Kaynağı: CSIRO tarafından, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35460691

“Radyo kataloglarının tespit eşikleri, modellerimizin öngördüğü akıların (flux) yakınında olsa da, her iki model de şunu üzerinde uzlaşıyor: Bu kaynaklar yıldızlararası ortadan beslenen kara deliklerseye, CatWISE’de tespit edilebilir olmaları gerekir,” araştırmacılar yazıyor.

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

“Bu kaynaklardan kızılötesi ve radyo yayılımı arayışımız, muhtemelen yıldızlararası ortadan beslenen kara delikler olmadıklarını öne sürüyor,” yazarlar yazıyor.

Bu çaba verimli olamadı, ancak bu aramanın sona ereceği anlamına gelmiyor. Diğer araştırmalar, ISM’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 kataloglarında, sıcak ve kısmen iyonlaşmış yıldızlararası ortadan beslenen izole kara delikleri aramaya odaklanacak,” yazarlar sonuçlarında yazıyor.

2027’nin başlarında Square Kilometer Array, veri setinin bir başka bölümünü yayınlayacak. Bu, kara delik avcılarına başarı getirecek veri mi olacak?

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