Astronomi | Aç kara delikler

Galaksiler çok renkli bir karışımdır: birkaç yüz milyar yıldız, çoğu küçük ve kırmızımsı renkte parlıyor, bazıları Güneş gibi sarı renkte parlıyor ve daha küçük bir kısmı da göz kamaştırıcı derecede parlak ve mavimsi. Birçok yıldızın yörüngesinde bir gezegen sistemi de bulunur; bu sistemler bazen bizim Güneş sistemimize çok benzerken, bazen de Güneş sisteminde bulunmayan "sıcak Jüpiterler" gibi gezegenlere sahiptir. Aktif yıldızların yanı sıra, sönmüş gök cisimleri de vardır: dinamik son evrelerini gösteren renkli bir "gezegenimsi bulutsu"ya sahip olan beyaz cüce yıldızlar veya büyük kütleli yıldızların patlayıcı uçlarından kalan Yengeç Bulutsusu gibi süpernova kalıntılarına sahip nötron yıldızları. Ayrıca, bazen parlak renkli, bazen de tozla kaplanmış "kömür çuvalı" gibi gaz ve toz bulutları da vardır - bilinen "kara bulut"un adı budur.

Koleksiyon yerçekimi tarafından bir arada tutuluyor. Bir galaksideki nesnelerin hareketlerini inceleyerek, görünür maddeye ek olarak, çok miktarda "karanlık madde"nin de olması gerektiğini biliyoruz. Bu madde, kendisini yalnızca kütle çekimi yoluyla hissettiren ve bileşimi henüz bilinmeyen bir maddedir.

Ve sonra yine gerçekten siyah bir şey görüyorsunuz: Galaksilerin merkezinde bir kara delik yer alıyor, kütlesi güneşin kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı olan devasa bir madde birikimi. Madde, ama aynı zamanda ışık da, yerçekiminin muazzam kuvvetine fazla yaklaştığında geri döndürülemez bir şekilde "yutulur" – bu da "delik" isminin ortaya çıkmasına yol açmıştır.

Ancak kara deliğin kütle çekim kuvveti diğer cisimlerin kütle çekim kuvveti gibi davranır. Uzaklaştıkça azalır. Daha doğrusu: kütle çekim kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Mesafenin iki katına çıkması demek, yerçekimi kuvvetinin sadece dörtte biri demek. Dolayısıyla yıldızlar gibi cisimler kara delik etrafında kararlı bir yörüngeye sahip olabilirler.

Örneğin, gökbilimcilerin Sagittarius A* adını verdiği Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin kütlesinin, yıldızların yörüngeleri kullanılarak 4,3 milyon Güneş kütlesi olduğu belirlendi. Yörüngesi hassas bir şekilde ölçülen ilk yıldız S0-2'dir: Yay A*'nın yörüngesini her 16 yılda bir tamamlıyor, ona 18 milyar kilometre yaklaşıyor ve saatte 27 milyon kilometreye kadar bir hıza ulaşıyor; bu, ışık hızının neredeyse yüzde 2,6'sıdır!

Bir kara deliği görebilmeniz veya fotoğraflayabilmeniz, ortama ve sizin "iştahınıza" bağlıdır. Kara deliğin etrafındaki madde, kara delik tarafından toplanabilir, "biriktirilebilir". Madde her zaman küçük bir açısal momentum taşıdığı için, bir araba anahtarının gidere düşmesi gibi kara deliğe düşmez, fakat genişlemiş bir "birikim diski" biçiminde onun yörüngesinde döner. Sürtünme kuvvetleri nedeniyle diskteki madde on milyon santigrat dereceye kadar ısınır ve bu sayede radyo ve X-ışını radyasyonu da dahil olmak üzere geniş bir dalga boyu aralığında muazzam miktarda enerji yayar. Kara deliğin ilk görüntüsü, 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 galaksisinin merkezindeki deliği ve diski görüntüleyen sekiz yer tabanlı radyo teleskopundan oluşan Olay Ufku Teleskobu'ndan alınan görüntüler kullanılarak çekildi. 6,5 milyar Güneş kütlesine eşit bir kütleye sahip olan bu yıldız, yılda yaklaşık 0,1 Güneş kütlesi kazanıyor ve maddenin hızını saniyede 1.000 kilometreye kadar çıkarıyor.

Benzer şekilde "aç" kara deliklere sahip galaksiler, evrendeki muazzam mesafelerden bile gözlemlenebilen en parlak nesneler arasındadır. Örneğin, 2021 yılında keşfedilen J0313-1806 nesnesi, 1,6 milyar Güneş kütlesine eşit kütleye sahip bir kara delik içeriyor ve Dünya'dan etkileyici bir şekilde 13,03 milyar ışık yılı uzaklıkta - bir mesafe rekoru!

Samanyolu'nun kara deliğinde şu anda hiçbir aktivite görülmüyor.

Bu da bizi gökbilimcilerin ve gastronomi meraklılarının (yıldızlara olan düşkünlüklerinin yanı sıra) ilgisini çeken sorulara getiriyor: Kara delikler bu muazzam iştahlarını ne kadar süre koruyabilirler? Ya da başka bir deyişle: Birikme nasıl başlar, ne zaman durur ve bir kara delik çevresini tamamen boşaltabilir mi?

Örneğin Samanyolu'nun kara deliği şu anda hiçbir aktivite göstermiyor; hiçbir birikme süreci gözlemlenemiyor ve aktif evrelerde genellikle birkaç bin ışık yılı uzaklıktaki çevreye fırlatılan, sıkı bir şekilde odaklanmış madde ışınları olan yüksek enerjili "jetler" bulunmuyor. Sadece Samanyolu seviyesindeki küresel yapılar (Fermi kabarcıkları olarak adlandırılır) gama ışını aralığında gözlemlenebilir ve Samanyolu'nun çok eski zamanlarda aktif, kütle çeken bir kara deliğe sahip olduğunu gösterir.

Bilim insanları yakın zamanda, 300 milyon ışık yılı uzaklıktaki SDSS1335+0728 galaksisinde bir kara deliğin nasıl "uyanabileceğine" dair ilk ipuçlarını buldular. Göze çarpmayan bu galaksi, 2019 yılında aniden artan bir parlaklık gösterdi ve ardından 2024 yılında X-ışını aralığında düzenli, yoğun flaşlar yaymaya başladı. Daha önce diğer galaksilerde gözlemlenenlerden daha yüksek enerjilerde ve daha uzak mesafelerde meydana gelen bu sıra dışı olayları neyin tetiklemiş olabileceği henüz belirsizliğini koruyor. Dolayısıyla gözlemler, büyük kütleli bir yıldızın kara deliğe çok yaklaşarak parçalandığı ve bir yığılma diski oluşturduğu yönündeki mevcut teorilerle tam olarak uyuşmuyor. Başka bir yaklaşımda gökbilimciler, SDSS1335+0728'in, çevresinde maddeden oluşan bir disk bulunan bir kara deliğin "standart konfigürasyonuna" sahip olduğundan şüpheleniyorlar. Yörüngedeki bir yıldız artık, her geçişte bir ışık parlaması yayacak şekilde birikim diski içerisinden uçabilir. Fakat tamamen farklı, daha önce bilinmeyen süreçlerin de gerçekleşmesi mümkün ve bu nedenle, enerjik patlamaları ve dolayısıyla kara delikleri daha iyi anlayabilmek için, bilgiye aç gökbilimciler tarafından daha sonraki gözlemlerde galaksi daha yakından incelenecek.