Zamanın Başlangıcından Gelen Galakside Üç Deplin Dev Siyah Delik Keşfedildi

Siyah delikler J0148-4214 adıyla bilinen bir galakside yer alıyor. Üçü de etraflarındaki gaz ve diğer malzemelerden oluşan diskler aracılığıyla etrafına madde yığan aktif siyah delikler. Galaksi bu kadar uzakta olduğu için ışığı Dünya’ya ulaşmadan önce yaklaşık 12,5 milyar yıl boyunca uzay içinde yol aldı. Bu da astronomların onu Büyük Patlama‘dan sadece 1,2 milyar yıl sonra var olduğu biçimde gözlemlediği anlamına geliyor.

Bu denli büyük mesafelerde evrenin genişlemesi ışığı daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına doğru gerer. Astronomlar bu etkiyi kırmızıya kayma olarak adlandırılan bir özellik üzerinden ölçer. J0148-4214 için araştırmacılar, galaksinin bu denli dikkat çeken uzaklığını belirlemelerini sağlayan 5,02 değerinde bir kırmızıya kayma ölçtü.

Bir Antik Galakside Üç Siyah Delik

“Bu, uzak Evrendeki tek bir galakside üç aktif siyah deliğin ilk kanıtı,” diyor MPE’de araştırma grubu lideri ve çalışmanın baş yazarı Hannah Übler.

Siyah deliklerden ikisi galaksinin merkezine yakın, birbirlerinden yalnızca 620 ışık yılı kadar uzakta. Üçüncüsü ise çok daha dışarıda, merkezden yaklaşık 5.500 ışık yılı uzakta.

Bu keşif, kütlesi büyük siyah deliklerin genç evrende nasıl bir araya geldiğine dair önemli kanıtlar sunuyor.

“Erken Evrendeki süreçlerin kütlesi büyük siyah delikleri bir araya getirmede verimli olduğunu, gelecekteki yerçekimi dalgası gözlemevleriyle tespit etmeyi beklediğimiz kütlesi büyük siyah delik birleşmeleri için zemin hazırladığını öne sürüyor,” diyor Übler.

Astronomlar, galaksilerin birleşmesi ve çarpışmasının evrenin erken tarihinde yaygın olduğunu düşünüyor. Galaksiler birleşirken merkezlerindeki siyah delikler de birbirine yaklaşabilir ve sonunda birleşebilir. Bu birleşmeler, yeni oluşan galaksilerin merkezinde giderek daha kütlesi büyük siyah delikler üreterek, bazılarının Büyük Patlama’dan bu kadar kısa bir süre sonra bu denli büyük boyutlara nasıl ulaştığını açıklamaya yardımcı olabilir.

Astronomlar Gizli Siyah Delikleri Nasıl Tespit Etti

Araştırmacılar, üç deliği, hidrojen gazının yaydığı ışığın karakteristik desenlerini inceleyerek tespit etti. Bir kara deliğin yakınında, güçlü yerçekimi kuvvetleri gazın son derece yüksek hızlarda hareket etmesine neden olur. Bu hareketler, ışığın spektrumunda tanınabilir izler bırakır ve astronomların nesnelerin doğrudan görülememesi durumunda bile kara delik aktivitesini tespit etmesini sağlar.

J0148-4214’ün merkezinde ekip, özellikle karmaşık bir hidrojen emisyon deseni buldu. Bunu açıklayan en iyi açıklama, tek bir kaynak yerine birbirine çok yakın iki kara deliğin varlığıydı.

Bunları birbirinden ayırmak için bilim insanları, spektro-astrometri olarak adlandırılan hassas bir ölçüm tekniği kullandı. Galaksinin farklı noktalarında spektral emisyonların konumlarındaki ince değişimleri izleyerek, teleskobun onları ışığın iki ayrı noktası olarak çözememesine rağmen her iki merkez deliğin konumunu belirleyebildiler.

Gözlemler ayrıca galaksinin dış bölgesindeki üçüncü aktif deliği de ortaya çıkardı.

Oldukça Farklı Kütlelere Sahip Üç Deliğ

Üç delik boyut bakımından dramatik şekilde değişiyor. Araştırmacıların hesaplamalarına göre kütleleri sırasıyla yaklaşık 80 milyon, 600 bin ve 2 milyon güneş kütlesi.

Sürpriz bir şekilde, en büyük delik en agresif şekilde beslenen değil. Yaklaşık 600 bin güneş kütlesine sahip daha küçük komşusu, çok daha yüksek bir hızla madde biriktiriyor. Aslında tahmini beslenme hızı, kara delik büyümesinin temel modellerinin (Eddington limiti) öngördüğü maksimum değeri aşıyor.

Bu olağanüstü hızlı büyüme, bazı deliklerin evrenin erken dönemindeki nispeten kısa sürede nasıl bu kadar büyük kütleye ulaşabildiğine dair ipuçları sunabilir.

“JWST verileri bize yalnızca üç deliği tespit etmekle kalmadı, aynı zamanda kütlelerini, birikim hızlarını ve galaksinin yıldız kütlesini tahmin etmemizi de sağladı,” diyor Çalışmanın ikinci yazarı ve MPE araştırmacısı Dr. Giovanni Mazzolari. “Yaklaşık 1,3 milyar güneş kütlesinde bir toplam yıldız kütlesi buluyoruz ve delikler bunun önemli bir bölümünü temsil ediyor.”

Zamanın Başlangıcından Kalma Üç Dev Kara Delik

Galaksinin merkezine yakın konumda bulunan iki kara delik, önümüzdeki birkaç yüz milyon yıl içinde birleşmenin beklendiği belirtiliyor. Bu birleşme sonucunda ortaya çıkabilecek daha kütleli kara delik, evrenin en eski kozmik devlerinin oluşumunda kritik rol oynamış olabilecek bir süreci gözler önüne seriyor.

“Bu sonuçlar son derece heyecan verici,” diyor çalışmanın ortak yazarlarından ve Cambridge Üniversitesi öğretim üyesinden Roberto Maiolino. “Kara deliklerin Erken Evren’deki hızlı büyümesinde, birleşmenin ek ve hızlı bir yol olabileceğini işaret ediyor.”

Üçünc Kara delik ise ayrı bir gizemi ortaya koyuyor. Galaksinin merkezinden oldukça uzakta konumlanan bu kara delik, daha önceki bir birleşmenin güçlü bir yerçekimi geri tepmesiyle dışarı itilmiş bir artığı olabilir. Birleşen kara delikler yerçekimi dalgalarını düzensiz biçimde yaydığında, ortaya çıkan kara deliğin zıt yöne doğru itildiği bu “tepme” etkisi meydana gelebilir.

Üçüncü kara deliğin, galaksinin merkezine doğru yavaşça hareket ettiği ve burada diğer iki kara delikle etkileşime girebileceği de olası bir senaryo.

James Webb, Aksi Halde Gizli Kalacak Kara Delikleri Ortaya Çıkarıyor

Bu keşif, James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) uzak galaksilerdeki kara delikleri çalıştırma konusundaki olağanüstü yeteneklerini gözler önüne seriyor.

Özellikle bulgular, astronomların bir galaksinin farklı bölgelerinde ışığın ve tayfsal imzalarının nasıl değiştiğini incelemelerini sağlayan integral alan spektroskopisinin önemini ortaya koyuyor.

Araştırmacılar, Webb’in integral alan spektroskopi modunda (NIRSpec-IFS) çalışan Yakın Kızılötesi Spektrografını kullanarak, aksi halde tek bir kara delikten geliyormuş gibi görünecek sinyalleri ayırabildi.

Bu ayrıntılı alan bilgisinin olmaması durumunda astronomlar, muhtemelen galaksinin üç aktif kara deliğinden yalnızca birini tespit etmiş olurdu.

Sonuçlar, diğer uzak galaksilerin de tespit edilemeden büyümüş birden fazla kara deliğe sahip olabileceğini gösteriyor. Bu gizli sistemlerden daha fazlasının bulunması, bilim insanlarının kara delik birleşmelerinin tarihini yeniden inşa etmesine ve evrenin kozmik tarihinin erken dönemlerinde en kütleli kara deliklerini nasıl ürettiğini daha iyi anlamasına yardımcı olabilir.