Sürüklenen kara delikler evreni dolaşırken kendi galaksilerinin tarihini de yanlarında taşıyor olabilir

Yeni bir araştırma, galaksilerinden koparak uzayın derinliklerine doğru yolculuğa çıkan “sürüklenen” kara deliklerin, içinde bulundukları evrenin tarihini taşıyabileceğini ortaya koyuyor. Yale Üniversitesi’nden Priyamvada Natarajan’ın katıldığı bir ekip, galaksilerin çarpışıp birleşmesi sırasında yerlerinden edilen bu kara deliklerin, milyarlarca yıl süren yolculuklarında doğduları ortamın izlerini sürüklediğini, ASTRID adlı kozmolojik simülasyon kullanarak bu izleri takip etmenin mümkün olduğunu açıkladı. Araştırmacılar, bu sürüklenen kara deliklerin galaksilerin evrimi hakkında önemli tanıklık yapabileceğini ve evrenin ilk dönemlerinde kara deliklerin nasıl büyüdğüne dair süren “hafif tohum” ile “ağır tohum” tartışmasını çözmeye yardımcı olabileceklerini belirtiyor.

Çoğu kişi ilk evini asla unutmaz ve anılarını taşıyarak yolcuğa çıkar. Araştırmacılar, bu atasözünün sürüklenen kara delikler için de geçerli olabileceğini öne sürüyor. Kara delikler, evrenin kalbindeki faaliyetleriyle evrilen host galaksilerini güçlü biçimde etkileseler de, yerlerinden edilen bu deliklerin etkisi daha az olsa bile, galaksileri şekillendiren süreçlere tanıklık eden önemli izleyiciler olabilirler.

Erken evrendeki “ağır tohum” kanıtları

Kara deliklerin kozmik çocukluk çağındaki ilk büyüme biçimi halen bilim dünyasında tartışma konusu. Bazı bilim insanı, ilk nesil büyük yıldızların ölüp çökerek daha küçük kara delikler ya da “hafif tohumlar” oluşturduğunu savunurken, diğer bir grup ise devasa gaz ve tobulutları içindeki yoğun bölgelerin doğrudan çökerek çok daha kütülü kara delikler yaratmasıyla büyümenin bir start alabileceğini, yani söz konusu “ağır tohumlar” teorisini öne sürüyor.

Sürüklenen kara delikler, doğdukları dönemin kaydını yanlarında taşıyorsa, bu durum hafif tohum ile ağır tohum tartışmasını çözmede kritik bir rol oynayabilir. Araştırmacılar, bu deliklerin evrendeki ilk tohum popülasyonuna dair ipuçlarını koruyabildiklerini araştırıyor.

ASTRID simülasyonu ile 13,5 milyar yıllık kozmik tarih

Ekip, bu soruyu yanıtlamak için yaklaşık 13,5 milyar yıllık koztik tarih izleyebilen ASTRID adlı kozmolojik simülasyonu kullandı. Simülasyon, karanlık madde iskeletinden gaz dinamiğine ve yıldız oluşumundan, Büyük Patlama‘dan sadece 300 milyon yıl sonrasına kadar uzanan etkileşimleri modelleyebiliyor. Araştırmacılar, güneşin kütlesinin 10 milyon ile 1 milyar katı arasındaki galaksileri yaklaşık 12,6 milyar yıllık bir süreç içinde izleyerek evrimlerini modelledi.

ASTRID’in bu araştırma için kritik öneme sahip bir özelliği var: Kara delikleri galaksilerin merkezine kilitlemiyor; bunların dolaşması için onlara özgürlik tanıyor. Ekip, kara deliklerin düşük kütülü galaksilerde dolaşmanın daha olası olduğunu doğruladı ve böyle galaksilerin, milyarlarca yıllık büyüme, çarpışma ve birleşme sürecinden sonra bile ilk tohum popülasyonlarına dair bilgiyi koruyabildiklerini tespit etti. Ayrıca, merkezinde kara delik bulunan düşük kütülü galaksilerin, sürüklenen kara delik sahip olanlara göre daha erken yıldız oluşumunu durdurduğunu da buldu.

Bu buluşlarımızın bizi heyecanlandıran yanı, kara deliklerin doğdukları koşullardan çok daha fazlasını hatırlar gibi görünmesidir. Bugünkü konumları, host galaksilerine ait her şeyin izini taşır. Kara delikleri galaktik merkezdekilerden ayırarak, bu iki tarihi çözme sürecine başlayabiliriz.

Priyamvada Natarajan, Yale Üniversitesi

Natarajan’ın yanı sıra araştırmaya katılan Weller de, bu yöntemlerin popülasyonun farklı bölümlerini aydınlatabileceğini vurguladı. Gözlemleri simülasyon sonuçlarıyla birleştirmek kara delik oluşumunun ve galaktik evrimin izlerini ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.

Kara delikler: kozmik arşivciler

“Evrenin en büyük sırlarını açığa çıkaran kara delikleri, belki de dolaşıp uzaklaşanlardır. Kara delikler olağanüstuz kozmik arşivcilerdir. Sayıları, nasıl doğdukları hakkında bir şey söylüyor; konumları ise galaksilerinin nasıl birleştiğine dair bir kayıt koruyor.” diyen Natarajan, sürüklenen kara deliklerin, evrenin ilk dönemlerindeki kara delik oluşum süreçlerine dair eşsiz birer tanık olabileceğini vurguladı.

Ekibin araştırması 7 Eylül’de yayımlandı.