2022 yılının Eylül ayında, astronomlar Dünya‘dan yaklaşık 7.5 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galaksi hakkında çok ilginç bir şey gözlemlediler. Bu galaksinin uzantısında, galaksinin merkezinden 202.000 ışık yılı uzunluğunda ince bir çizgi bulunuyordu. Çizginin sonunda, yıldızların olmadığı ve intergalaktik boşlukta yaklaşık 1.000 km/s hızla hareket eden, yeni yıldızların oluşmasına neden olan belirsiz bir yapı tespit edildi. Bu yapının adı RBH-1 olarak belirlendi ve bu özelliğin, şiddetli bir olay sonucu galaksinin dışına itilmiş bir süper kütleli kara delik (SMBH) olduğu sonucuna varıldı.
Yakın tarihli bir araştırmada, Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara’dan (UCSB) astronomlardan oluşan bir ekip, Hubble Uzay Teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu verilerini kullanarak RBH-1’i inceledi. Bu sayede, kara deliğin kaynağına kadar izlenebildi ve SMBH’nin oluşumunda rol oynayan kara delik birleşmesinin, bu kara deliğin dışarı atılmasından sorumlu olduğu sonucuna varıldı. , ilk kez bu tür şiddetli bir birleşme olayının detaylarını ortaya koyuyor ve bu durum, yerçekimi dalgaları (GW) çalışmalarında önemli etkilere sahip olabilir.
Son on yıldan beri, astrofizikçiler kara delik birleşimleri tarafından üretilen güçlü yerçekimi dalgalarını incelemektedir. Bu dalgalar, Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tarafından öngörülmüştür ve bu teoriye göre, büyük kütleli nesnelerin birleşmesi, milyonlarca ışık yılı uzaklıktan tespit edilebilecek uzay-zaman dalgalanmalarına neden olur. Kara delikler eğri ise, birleşmeden kaynaklanan dalgalar o kadar güçlü olabilir ki, yeni oluşan kara deliği farklı bir yöne doğru itebilir.
Hubble’ın kameralarından kaynaklanan bir görüntüleme hatası olarak ilk başta değerlendirilen çizgi, daha sonra spektroskopik gözlemlerle 200.000 ışık yılı uzunluğunda genç mavi yıldızlardan oluşan bir zincir olduğu tespit edildi. Bu zincir, sağ üst köşedeki galaksiye kadar uzanmaktadır. (Kaynak: NASA/ESA/Pieter van Dokkum (Yale)/Joseph DePasquale (STScI))
İncelenen SMBH olan RBH-1, daha önce başka bir astronom ekibi tarafından tespit edilmiş ve intergalaktik boşlukta hareket eden bir kara delik olduğu belirlenmişti. Tousif Islam liderliğindeki ekip, matematik profesörü olarak Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) at UCSB’de görev yapmaktadır ve bu araştırmanın başyazarıdır. Bu ekip, RBH-1’i kaynağına kadar izlemek için, yüz binlerce olası kara delik çiftinin simülasyonlarını gerçekleştirdi ve her birinin üreteceği geri tepme kuvvetini hesapladı.
Bu ekibin yaptığı analizler sonucunda, RBH-1’in hızına uyan simülasyonlar belirlendi. Bu durum, ana kara deliklerin kütlelerinin benzer olduğu, ancak birinin diğerinden en fazla altı kat daha büyük olabileceği sonucunu ortaya çıkardı. Ayrıca, her iki kara deliğin de çok hızlı döndüğü ve dönüş eksenlerinin hizalı olmadığı tespit edildi. En ilginç bulgu ise, daha büyük olan kara deliğin, Genel Görelilik’in izin verdiği sınırın %70-75’i kadar hızlı döndüğü ve bu dönüşün eğri ve salınımlı olduğu yönündeydi.
“İlk başta bu durumun ne kadar sıra dışı olduğuna şaşırdım, ancak daha sonra bunun teleskoplarda gözlemlenen dramatik yapıya neden olmak için gerekli olması gerektiğini fark ettim,” diye belirtti Tejaswi Venumadhav, UCSB’deki fizik profesörü ve çalışmanın ortak yazarı. Bu keşif, SMBH’lerin ve ilgili galaksilerin evrimi hakkında ek bilgiler sağlamaktadır.
James Webb’in yakın zamanda yaptığı gözlemler, büyük kara deliklerin erken Evren’de (Big Bang’den yaklaşık 1 milyar yıl sonra) nispeten hızlı bir şekilde geliştiğini göstermektedir. Ancak, RBH-1’in oluşumu sırasında (7.5 milyar yıl önce), komşu galaksilerdeki SMBH’ler zaten büyümüş ve konsolide olmuştu. Bu durum, RBH-1’i oluşturan olayın, yaklaşık 70 milyon yıl önce merkezlerinde SMBH bulunduran iki galaksinin birleşmesi sonucu gerçekleştiğini göstermektedir.
Ekip, yapılan analizler sonucunda, bu galaksilerin dönüşlerinin de hizalı olmadığı ve birinin diğerinden daha büyük olduğu sonucuna varmıştır. Islam ve ekibinin yayınladığı makalede belirtildiği gibi, (GX) olarak adlandırılan bu galaksinin hala bu birleşmenin izlerini taşıdığı görülmektedir.
Süper kütleli kara deliğin (SMBH) ana galaksiden dışarı atılmasını gösteren sanatsal bir temsil. (Kaynak: NASA)
Dahası, Genel Görelilik’e göre, galaktik birleşmelerin %5-10’unun sonuç olarak oluşan SMBH’nin dışarı atılmasına neden olabileceği öngörülmektedir. Astronomlar daha önce bu tür dışarı atmaların mümkün olduğunu tahmin etmişlerdi, ancak bilim insanları ilk kez bu sürecin nasıl gerçekleştiğine tanık olmuşlardır. Bu bulgular, yerçekimi dalgaları ve bu dalgaların oluşmasına neden olan galaktik birleşmeler arasındaki ilişkiyi inceleyen gelecekteki çalışmalara rehberlik edecektir. Ancak, yıldız kütleli veya ara kütleli kara deliklerin ürettiği yerçekimi dalgalarına kıyasla, SMBH birleşimleri çok daha düşük frekanslı dalgalar üretir.
Daha fazla bilgi için: UCSB, Physical Review Letters
Matt Williams, uzay gazetecisi, bilim iletişimcisi ve çeşitli yayınlanmış kitap ve çalışmanın yazarıdır. Çalışmaları The Ross 248 Project ve Interstellar Travel adlı eserlerde yer almaktadır. Ayrıca NASA emeklileri Les Johnson ve Ken Roy tarafından yönetilen bu projelerde de görev yapmıştır. Aynı zamanda, Patreon platformunda bir podcast serisi sunmaktadır. Eşi ve ailesiyle birlikte güzel British Columbia’da yaşamaktadır. Daha fazla bilgi için onun web sitesini ziyaret edebilirsiniz.
Matthew Williams’ın son 30 günde en çok okunan yazıları:
GÖZLEM DEĞERLENDİRMELERİ (1)