Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Büyük olasılıkla siz de orada bulunmuşsunuzdur - büyük ya da çökmekte olan bir yemekten sonra kanepede uyukluyorsunuzdur. Benzer bir olgu, evrenin erken dönemlerinde tespit edilen bir kara delikte de gözlemleniyor. NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu'nu (JWST) kullanan bir grup bilim insanı, çok fazla madde tükettikten sonra uykuya yatan bir kara delik tespit etti. Uykudaki kara delik 18 Aralık'ta Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmada tanımlandı. 

Ye, uyu, tekrarla

Kara delik, büyük patlamadan sadece 800 milyon yıl sonra var olan erken evrende yer almaktadır. Aynı zamanda çok büyüktür. Güneşimizin 400 milyon katı kütlesiyle, JWST'nin evrenin gelişiminin bu noktasında gözlemlediği en büyük kara deliklerden biridir. O kadar büyüktür ki ev sahibi galaksinin toplam kütlesinin yaklaşık yüzde 40'ını oluşturur. Buna karşılık, yerel galaksideki çoğu kara delik, ev sahibi galaksinin kütlesinin yalnızca yüzde 0,1'i kadardır.

Bu muazzam boyuta rağmen, kara delik aslında çok düşük bir oranda gaz biriktiriyor ya da yiyor. Ekibe göre, teorik maksimum limitinin sadece yaklaşık 100 kat altında gaz biriktiriyor. Esasen uykuda. Böylesine muazzam bir kara deliğin evrenimizin bu kadar erken bir döneminde bulunması, ancak büyümemesi ve kütle yutmaması, bu kozmik olayların nasıl geliştiğine dair mevcut modellere meydan okuyor. 

Tipik olarak kara delikler, dönen bir yığılma diskinin parıltısıyla tespit edilir. Bu disk kara deliğin kenarlarının yakınında oluşur ve yığılma diskindeki gaz son derece sıcak hale gelir. Yeterince ısındığında, parlamaya ve morötesi aralıkta enerji yaymaya başlar.

Ekip, buradaki en olası senaryonun, kara deliklerin kısa süreli ultra hızlı büyüme patlamaları ve ardından uzun süreli uyku dönemleri geçirmesi olduğuna inanıyor. Kara delikler “uyuklarken”, bunun gibi, çok daha az parlaktırlar. Bu ışık eksikliği, JWST gibi yüksek hassasiyetli uzay teleskoplarıyla bile tespit edilmelerini zorlaştırır. Ancak, bu yeterince büyüktü.

Araştırmanın yazarlarından ve Cambridge Üniversitesi astrofizikçilerinden Ignas Juodžbalis yaptığı açıklamada, “Bu kara delik uykuda olsa da, muazzam büyüklüğü onu tespit etmemizi mümkün kıldı” dedi. “Hareketsiz hali, ev sahibi galaksinin kütlesi hakkında da bilgi edinmemizi sağladı. Erken evren, nispeten küçük galaksilerde bile bazı mutlak canavarlar üretmeyi başardı.”

Bir sınır var...

Mevcut astronomi modellerimize göre kara delikler ölü yıldızların çökmüş kalıntılarından oluşur. Daha sonra gökbilimcilerin Eddington sınırı olarak adlandırdıkları öngörülen bir sınıra kadar madde biriktirirler. Bu noktada, radyasyon ve maddenin basıncı kara deliğin çekim gücünün üstesinden gelir. 

Bu durumda, uyuyan kara deliğin büyüklüğü, standart modellerimizin bu büyüklükteki deliklerin nasıl oluştuğunu ve büyüdüğünü tam olarak açıklayamayabileceğini göstermektedir.

Çalışmanın eş yazarı ve Cambridge astrofizikçisi Roberto Maiolino yaptığı açıklamada, “Kara deliklerin ‘büyük doğması’ mümkündür, bu da Webb'in evrenin erken dönemlerinde neden devasa kara delikler tespit ettiğini açıklayabilir” dedi. “Ancak bir başka olasılık da hiperaktivite dönemlerinden geçmeleri ve bunu uzun uyku dönemlerinin takip etmesidir.”

...yoksa öyle mi?

Daha yakından bakmak için, bu yeni çalışmadaki ekip, bu uyuyan kara deliğin evrenin bu kadar erken bir döneminde nasıl bu kadar büyük bir boyuta ulaşmış olabileceğini modellemek için bir dizi bilgisayar simülasyonu gerçekleştirdi. Elde ettikleri sonuçlar, en olası senaryonun kara deliklerin kısa süreler için Eddington sınırını aşabileceği yönünde olduğunu gösteriyor. Bu eşiğe ulaştıklarında çok hızlı bir şekilde büyüyorlar ve ardından uzun bir hareketsizlik döneminden geçiyorlar. Ekip, bunun gibi kara deliklerin muhtemelen kabaca beş ila 10 milyon yıl boyunca yemek yediğine ve ardından yaklaşık 100 milyon yıl boyunca uyuduğuna inanıyor.

Maiolino, “Uyuyan bir kara deliği hiperaktivite dönemleriyle açıklamak mantığa aykırı geliyor, ancak bu kısa patlamalar, zamanının çoğunu uyuklayarak geçirirken hızla büyümesine izin veriyor” dedi.

Bu uyku dönemleri mega büyüme dönemlerinden çok daha uzun olduğundan, gökbilimcilerin kara delikleri “uyurken” tespit etmeleri daha olasıdır. Bununla birlikte, ne kadar az ışık verdikleri nedeniyle uykuda olan kara delikleri tespit etmek hala bir zorluktur. Ekip, erken evrendeki kara delikler zamanlarının çoğunu bu uyku halinde geçiriyorsa, bu örneğin muhtemelen daha büyük bir eğilimin parçası olduğunu söylüyor.

Maiolino, “Dışarıdaki kara deliklerin büyük çoğunluğunun bu uyku durumunda olması muhtemeldir” dedi. “Bunu bulduğumuza şaşırdım ama bulabileceğimiz daha pek çok kara delik olduğunu düşünmek beni heyecanlandırıyor.”