Bilim insanları, ışığının 12.5 milyar yıl önce yola çıkmış olmasına rağmen, henüz 1.3 milyar yıllıkken gördüğümüz uzak bir galakside üç süper kütleli kara deliğin ölümcül dansına tanık oldu. Bu keşif, erken evrende kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüdüğü konusundaki önemli ipuçları sunarken, gelecekteki gözlemler için de yeni beklentiler yaratıyor.
Max Planck Extraterrestrial Physics Enstitüsü’nden astronom Hannah Übler liderliğindeki ekip, yaptığı açıklamada, “Uzak evrende tek bir galakside üç aktif kara deliğe sahip ilk kanıtı bulduk” dedi. “Bu, erken evrendeki süreçlerin, devasa kara delikleri bir araya getirmede verimli olduğunu ve gelecekte tespit etmeyi beklediğimiz büyük kara delik birleşmeleri için zemin hazırladığını gösteriyor.”
Keşfedilen galaksi, J0148-4214 olarak kataloglanmış ve Dünya’dan 5.0167 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor. Bu kadar uzak olması nedeniyle, James Webb Uzay Teleskobu (JWST), kara delikleri doğrudan göremedi. Bunun yerine, JWST’nin Near Infrared Spectrometer (NIRSpec) üzerindeki Integrated Field Spectroscopy ünitesi, her bir kara deliğin etrafındaki dönen hidrojen gazının yüksek hızdaki hareketini ölçtü.
Max Planck Enstitüsü’nden Giovanni Mazzolari, “JWST verileri sayesinde sadece üç kara deliği tespit edemedik, aynı zamanda kütlelerini, akreasyon oranlarını ve galaksinin yıldız kütlesini de tahmin ettik” dedi. “Toplam yıldız kütlesinin yaklaşık 1.3 milyar güneş kütlesi olduğunu bulduk ve kara delikler bu kütlenin önemli bir bölümünü oluşturuyor.”
J0148-4214’ün merkezinde iki kara delik bulunuyor. Bunlardan biri 80 milyon güneş kütlesine sahip devasa bir kara delik iken, diğerinin kütlesi sadece 600 bin güneş kütlesi. Ancak bu daha küçük kara delik, Eddington limiti olarak bilinen teorik maksimum akreasyon hızının üzerinde gaz emerek olağanüstü bir oranda büyüyor. Bu limitin aşılması durumunda, kara deliğin etrafındaki dönen disk o kadar yoğun ve sıcak hale geliyor ki, dışarıdan gelen radyasyon malzemeyi geri püskürtüyor ve kara deliğin beslenmesini engelliyor. Bu nedenle, daha küçük kara delik sadece kısa bir süre bu hızda büyümeye devam edebilecek.
Üçüncü kara delik ise galaksinin merkezinden 5.500 ışık yılı uzaklıkta bulunuyor ve kütlesi iki milyon güneş kütlesine sahip. Bu, Samanyolu Galaksisi’nin merkezindeki Sagittarius A kara deliğinin yaklaşık yarısı kadar. Bu üçüncü kara deliğin, hatta belki de ikinci olanın bile, galaksi birleşmeleri yoluyla J0148-4214’e geldiği düşünülüyor.
Cambridge Üniversitesi’nden Roberto Maiolini, “Bu sonuçlar son derece heyecan verici” dedi. “Kara delik birleşmesinin, erken evrende kara deliklerin hızlı büyümesi için ek ve hızlı bir yol olabileceğini gösteriyor.”
Kara delik birleşmeleri, yerçekimi dalgaları adı verilen uzay-zaman bozulmalarına neden olur. ABD’deki Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), İtalya’daki Virgo ve Japonya’daki KAGRA gibi mevcut yerçekimi dalgası dedektörleri, yıldızların çökmesiyle oluşan daha küçük kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanan yüksek frekanslı dalgaları tespit edebiliyor. Ancak, süper kütleli kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanan çok daha uzun dalgalı yerçekimi dalgalarını tespit etmek için, milyonlarca kilometre uzunluğundaki bir tabana sahip, uzay temelli bir dedektör gerekiyor.
Avrupa Uzay Ajansı (ESA), bu amaçla Laser Interferometer Space Antenna (LISA) projesini yürütüyor. Tüm planların yolunda gitmesi halinde, LISA 1930’ların ortalarında fırlatılacak. LISA, her birinin kenarı 2.5 milyon kilometre uzunluğundaki üç uzay aracından oluşan bir üçgen şeklinde olacak. Bu üç araç, birbirlerine lazer ışınları gönderecek ve bu ışınların seyahat süresindeki değişiklikleri, yerçekimi dalgalarının varlığına işaret eden kanıtlar olarak kullanacak.
Ancak, J0148-4214 için bir uyarı da mevcut: Üçüncü kara deliğin diğer iki kara delik ile çarpışma yolunda olup olmadığı henüz kesin değil. Bunun yerine, galaksiden uzaklaşabilir. Bu durum, klasik bir fizik problemine benziyor: Birbirlerinin etrafında dönen üç nesnenin etkileşimi nasıl olur?
İki daha küçük kara delik, zaten bir çift olarak J0148-4214’e gelmiş olabilir. Daha sonra, 80 milyon güneş kütlesine sahip devasa kara deliğin çekim kuvvetiyle birbirlerine yaklaştıklarında, bu kara delik daha küçük olanı yakalayabilirken, aynı zamanda iki milyon güneş kütlesine sahip olanla da etkileşime girerek onu yüksek hızda dışarı fırlatabilir. Benzer bir durum, galaksimizde de gözlemleniyor: Sagittarius A’nın çekim kuvvetiyle etkileşen yıldız çiftlerinden biri yakalanırken, diğeri yüksek hızda dışarı atılıyor.
Şu anda, üçüncü kara deliğin hareket yönünü ölçmek ve diğer iki kara delik ile çarpışıp çarpışmayacağını veya galaksiden uzaklaşıp uzaklaşmayacağını belirlemek mümkün değil. Eğer uzaklaşırsa bile, 12.5 milyar yıl sonra bile hala yalnız ve karanlık bir şekilde intergalaktik boşlukta dolaşabilir.
Bu bulgular, dergide yayınlanmıştır.
