Süper Kütleli Kara Delikler Yıldız Doğuruyor Olabilir: Yeni Çalışma Evrenin Gelişimini Yeniden Düşünüyor

Yıldızların oluşumunu engellediği düşünülen süper kütleli kara deliklerin, aslında evrendeki yıldız oluşumunu teşvik edebileceği iddia edildi. Harvard-Smithsonian Kurumu’nun Astrophysical Journal dergisinde 14 Eylül’de yayımlanan yeni bir çalışmada, Sütanni Galaksisi’ne yakın konumda bulunan dokuz parlak galaksi çekirdeğinin yapısı haritalandırıldı ve bu çekirdeklerdeki süper kütleli kara deliklerin yıldız oluşumuna katkı sağlayabileceğine dair ortak bir desen tespit edildi.

Çalışmanın baş yazarı Peixin Zhu, uzun yıllardır süper kütleli kara deliklerin yıldız oluşumunu baskıladığına dair yaygın bir görüşün, elde edilen verilere göre tam tersine işlediğini belirtti. Araştırmacılar, kara deliklerin merkezdeki gazı yuttuğu gibi aynı anda etraflarına enerji ve momentum taşıyarak yıldızların oluşumunu kolaylaştırabileceğini öne sürdü.

Kara Deliklerin Gizemli Laboratuvarları

Bazı galaksilerin kalbinde yıldızların ışığıyla aydınlatılamayacak kadar parlak noktalar bulunuyor. Her biri, bir süper kütleli kara deliğin maddeyi yutması, jetler ve rüzgarlar üflemesi ve radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar her türlü elektromanyetik radyasyon yayması sayesinde, kendi galaksisinin geri kalanından daha parlak görünüyor.

Bu parlak bölgelere aktif galaksi çekirdeği (AGN) deniyor ve evrendeki yıldızların ve galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamak için astronomların dikkatini çeken yerler. AGN’ler “aşırı fizik laboratuvarları” olarak tanımlanıyor. Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’ndeki astrofizikçi Niel Brandt, güçlü yerçekisinin yüksek sıcaklıklı plazma içinde gerçekleştiği bu alanların süper kütleli kara delikleri barındırdığını ve galaksilerin kendilerini nasıl birleştirdikleri konusunda bir rol oynayabileceklerini söyledi.

Galaksilerin merkezlerinde kara deliklerin yalnızca malzeme tükettiğini değil, aynı zamanda çevrelerini aktif biçimde yeniden şekillendirdiklerini görüyoruz.

Lisa Kewley, Harvard-Smithsonian Kurumu’nun Merkezi için Astrofizik Direktörü

Yıldız Doğurmak İçin Aşırı Soğukluk Gerekiyor

Yıldız oluşumu, mutlak sıfıra çok yakın, olağanüstü düşük sıcaklıkları gerektiriyor. Ancak bir süper kütleli kara delik jetler ve dalgalar yayar ve bu da etrafındaki gazi ısıtabilir. Bu nedenle, bu aktif galaksi çekirdeklerinin yıldız oluşumu şansını azaltabileceği uzun zamandır beklenen bir ihtimaldi.

Araştırmacılar, süper parlak AGN’lerin etrafında neyin olduğunu anlamak için yakın galaksilere odaklandı. Şili’deki Çok Büyük Teleskop ve Dünya’yı yörüngede döndüren Chandra Röntgen Gözlemevi kullanılarak merkezlerine yüksek çözünürlüklü görüntüler elde edildi. Araştırmacılar tarafından geliştirilen detaylı teorik modeller, kara delik davranışı için tahminler sundu ve gözlemlerle karşılaştırıldı.

Ekibin dokuz AGN içeren galaksisinde ortak bir desen bulması beklenenden farklı bir sonuç ortaya koydu. Her bir AGN’in etrafında yıldız oluşumu alanları tespit edildi ve bu alanlar halka ya da yay biçiminde, galaksilerin merkezlerinden 2.600 ile 19.600 ışık yılı arasında bir mesafede konumlanıyor.

Bana ve muhtemelen topluluğumuza da çok şaşırtıcı bir bulgu. Kara delikler devasa yerçekimleriyle malzeme yuttukları için biliniyor. Bu süreç, yıldızları oluştırmaya yarayabilecek tüm gazi ele geçirebilir gibi düşünülebilir. Ancak gerçekte, tüm bu şeyleri yuttuğunun yanı sıra aynı zamanda şeyler yutuyorlar.

Peixin Zhu, Çalışmanın Baş Yazarı, Harvard-Smithsonian Kurumu’nun Merkezi için Astrofizik

İki Şaşkınlık ve Gelecek Araştırmalar

Zhu, ekibin kara deliklerden çıkan yüklü gazi de haritalandırdığını belirtti. Bu radyasyon tüm yönlerde eşit biçimde yayılmaz; bunun yerine, uçları kara delikte birleşen iki buz donuzu biçiminde iki koninin oluşturduğu bir bikonik yapı oluşuyor.

Ekibin ayrıca kara deliklerden fırlatılan hızlı şok dalgalarını da tespit etti ve dokuz galaksinin tamamında bu şok dalgaları, radyasyon bikonicine dik bir açıyla uzanıyor. Bu belirli geometri Zhu için ikinci bir şaşkınlık olarak karşısına çıktı. Sonuçlarında ilk kez bunu gördüğünde şüpheci hissettiğini, ancak daha sonra kara delik dinamiğine dair bazı simülasyonlar çalıştığında bunların gözlemlerle örtüştüğünü söyledi.

Simülasyonları çalıştım ve sürprizle örtüştüklerini gördüm. Bir şok dalgasının AGN rüzgarlarına veya jetlerine dik gittiğini gerçekten tahmin ettikleriydi ve bu benim ‘tamam, saçmalığı görmediğimi’ hissettiğim noktaydı.

Peixin Zhu, Çalışmanın Baş Yazarı

Brandt, araştırmanın bir parçası olmayan ancak bulgularla ilgilenen Penn State astrofizikçisi, dik açının hâlâ çözülemeyen bir gizem olduğunu söyledi. “Bu açının nedeni ne? Bana hâlâ biraz çözülemeyen bir şey gibi görünen şey bu,” dedi. “Bu biraz gizemli bir konu.”

Dokuz galaksi örneğiyle ekibin tüm evren hakkında sonuca varamayacağını belirtmek gerekiyor. Zhu, gelecekteki çalışmalarla bu örneği genişletmeyi umduklarını söyledi. Şili’de inşa edilen Çok Büyük Teleskop ve Dev Magellan Teleskobu, evreni olağanüstü yüksek çözünürlükte gözlemleyecek. Brandt ise gerçek büyük kozmik deneyin yakın evrende gerçekleşmediğini, çok daha uzun bir zaman önce, uzak evrende yaşandığını vurguladı.

Yeni araştırmadan en büyük faydalarından biri, AGN’lerde yaygın olabilecek bir yapısal haritanın ortaya konması olarak görülebiliyor. Halka ya da yay biçiminde yıldız oluşumu, radyasyon bikonicleri ve dik şok dalgaları içeren bu harita, büyük ölçüde dönen gaz, toz, röntgen ışınları, yüklü parçacıklar ve manyetik alanlardan oluşan kozmik bir çorbadan, bir miktar düzeni sağlıyor.

Buna bakıp ‘bu sadece karmaşık bir karışım, sadece bir kaos, belki bunu ayırt edemeyeceğiz’ diye düşünüyorsunuz. Ancak onlar belki ayırt edebileceğinizi savunuyorlar. Kaosun içinde bir yöntem olduğunu savunuyorlar.

Niel Brandt, Pennsylvania Eyalet Üniversitesi