Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Fizikçiler ilk kez uzayda bir “üçlü kara delik” gözlemlediler. Bu yeni sistem Dünya'dan yaklaşık 8,000 ışık yılı uzaklıkta ve kendisine çok yakın bir yerde dönen küçük bir yıldızı tüketme eyleminde olan merkezi bir kara delikten oluşuyor. Şaşırtıcı bir şekilde, ikinci bir yıldız da merkezi kara deliğin etrafında dönüyor gibi görünüyor, ancak çok daha uzakta. Bu keşif 23 Ekim'de Nature dergisinde yayınlanan bir çalışmada açıklanmıştır. 

Üçlü bir yıldız

Bilim insanlarının tespit ettiği kara deliklerin çoğu, ikili sistem adı verilen bir çiftin parçası gibi görünmektedir. Bu sistemler kara delik ve bir yıldız, çok daha yoğun nötron yıldızı veya başka bir kara delik gibi ikincil bir nesneden oluşur. İkili sistem daha sonra birbirlerinin etrafında spiraller çizer ve kara deliğin çekim gücü tarafından bir araya getirilir.

Bu yeni kara delik üçlüsü için, merkezi kara deliğin yörüngesinde dönen ek bir nesne vardır. Daha yakın olan yıldız kara deliğin yörüngesinde yaklaşık her 6,5 günde bir dönmektedir. Yazarlar, daha uzaktaki yoldaşın her 70.000 yılda bir kara deliğin yörüngesinde döndüğünü tahmin ediyor. 

Bir kara deliğin bu kadar uzaktaki bir cismi yerçekimsel olarak tutuyor gibi görünmesi, bu kara deliğin kendisinin kökenleri hakkında bazı soruları gündeme getiriyor. Bilim insanları kara deliklerin bir süpernovadan, yani ölmekte olan bir yıldızın şiddetli patlamasından oluştuğuna inanıyor. Bir süpernova sırasında, bir yıldız görünmez bir kara deliğe çökmeden önce son bir patlamayla büyük miktarda enerji ve ışık açığa çıkarır.

Eğer bu yeni gözlemlenen kara delik tipik bir süpernovadan kaynaklansaydı, nihayetinde çökmeden önce açığa çıkaracağı enerji, eteklerinde yörüngede dönen gevşek bağlı nesneleri daha da uzağa fırlatırdı. Teorik olarak, bu ikinci dış yıldızın hala etrafta dolaşıyor olmaması gerekir.

Ekip, kara deliğin bunun yerine daha yumuşak bir süreç olan doğrudan çökme yoluyla oluştuğuna inanıyor. Doğrudan çökme sırasında, bir yıldız basitçe kendi üzerine çöker ve son dramatik patlama olmadan bir kara delik oluşturur. Bunun gibi nazik bir köken, gevşek bağlı, uzaktaki nesneleri gerçekten rahatsız etmeyecektir. 

Yeni üçlü sistem çok uzakta bir yıldız içerdiğinden, sistemin kara deliği potansiyel olarak bu daha nazik doğrudan çökme yoluyla doğmuştur. Gökbilimciler yüzyıllardır şiddetli süpernovaları gözlemlerken, bu yeni üçlü sistem bu daha yumuşak süreçten oluşan bir kara deliğin ilk kanıtı olabilir. 

Çalışmanın eş yazarı ve MIT fizikçisi Kevin Burdge yaptığı açıklamada, “Çoğu kara deliğin yıldızların şiddetli patlamalarından oluştuğunu düşünüyoruz, ancak bu keşif bunun sorgulanmasına yardımcı oluyor” dedi. “Bu sistem kara delik evrimi açısından son derece heyecan verici ve aynı zamanda dışarıda daha fazla üçlü olup olmadığı sorusunu da gündeme getiriyor.” 

Şans eseri keşif

Bu keşif de neredeyse tesadüfen ortaya çıktı. Fizikçiler bunu, Aladin Lite adı verilen, uzaydaki ve dünyanın dört bir yanındaki teleskoplar tarafından çekilen astronomik gözlemleri içeren bir depoyu incelerken buldular. Aladin Lite'ı, gökyüzünün aynı bölümünün farklı enerji ve ışık dalga boylarına ayarlanmış farklı teleskoplar tarafından çekilmiş görüntülerini aramak için kullandılar. 

Başlangıçta Samanyolu galaksisi içinde yeni kara deliklerin işaretlerini arıyorlardı. Burdge meraktan, Dünya'dan yaklaşık 8.000 ışık yılı uzaklıktaki bir kara delik olan V404 Cygni'nin bir görüntüsünü inceledi. 1992 yılında V404 Cygni, uzayda kara delik olduğu doğrulanan ilk nesnelerden biri oldu. O zamandan beri 1.300'den fazla bilimsel makalede belgelenmiştir ve en iyi çalışılmış kara deliklerimizden biridir. Ancak, bu çalışmaların hiçbiri bu garip üçlü sistemi rapor etmedi.

Burdge, V404 Cygni'nin optik görüntülerine bakarken birbirine yakın iki ışık lekesi gibi görünen bir şey gördü. İlk leke karadelik ve yakınında yörüngede dönen bir iç yıldızdı. Bu yıldız deliğe o kadar yakın ki, bazı maddelerini kara deliğin üzerine bırakıyor ve görünür ışık yayıyor. Bununla birlikte, ikinci ışık damlası büyük olasılıkla daha önce gözlemlenmemiş çok uzak bir yıldızdan geliyordu. 

Burdge, “Bu kadar uzak mesafeden iki ayrı yıldız görebiliyor olmamız, yıldızların birbirinden gerçekten çok uzak olması gerektiği anlamına geliyor” dedi. Hesaplamalar, dıştaki yıldızın kara delikten 3.500 astronomik birim (AU) uzakta olduğunu ortaya koydu. Bir AU, Dünya ile Güneş arasındaki mesafeye eşittir. Dolayısıyla dış yıldız kara delikten bizim Güneş'e olan uzaklığımızın 3.500 katı ya da Plüton ile Güneş arasındaki mesafeden 100 kat daha uzakta. 

Ekip daha sonra dış yıldızın hem kara delik hem de iç yıldızla bağlantılı olup olmadığını sorguladı. Ekip bir cevap bulmak için, on yıldır galaksideki tüm yıldızların hareketlerini takip eden Gaia uydusuna baktı. Gaia'nın son 10 yıllık verileri üzerinden iç ve dış yıldızların hareketlerini analiz eden ekip, yıldızların yakınlarındaki bazı yıldızlara kıyasla birlikte hareket ettiklerini tespit etti. Hesaplamalarına göre, bu tür bir tandem hareket olasılığı yaklaşık 10 milyonda birdir. 

Burdge, “Bu neredeyse kesinlikle bir tesadüf ya da kaza değil” dedi. “Birbirini takip eden iki yıldız görüyoruz çünkü bu zayıf kütleçekim ipiyle bağlılar. Yani bu üçlü bir sistem olmalı.”

Hadi gidip bir (uzay) uçurtma uçuralım

Ekip daha sonra bu sistemin ilk etapta nasıl oluşmuş olabileceğini merak etti. Tipik bir süpernovanın şiddetli patlaması bu dış yıldızı çok uzun zaman önce uzaklaştırmış olmalıydı. Burdge, “Bir uçurtmayı çektiğinizi ve güçlü bir ip yerine bir örümcek ağıyla çektiğinizi hayal edin” dedi. “Eğer çok sert çekerseniz, ağ kopar ve uçurtmayı kaybedersiniz. Yerçekimi de çok zayıf olan bu ip gibidir ve eğer içteki ikiliye dramatik bir şey yaparsanız dıştaki yıldızı kaybedersiniz.”

Her simülasyonun başında üç yıldız tanıttı. Üçüncü yıldız, kara delik olmadan önceki kara delikti. Daha sonra on binlerce simülasyon çalıştırdı. Her simülasyonda üçüncü yıldızın nasıl kara delik haline geldiği ve diğer iki yıldızın hareketlerini nasıl etkilediğine dair biraz farklı bir senaryo vardı. Örneğin, bir süpernova simülasyonu yaptı ve enerji miktarını ve tüm bu enerjinin gittiği yönü değiştirdi. Ayrıca, üçüncü yıldızın herhangi bir enerji göndermeden bir kara delik oluşturmak üzere kendi üzerine çöktüğü doğrudan çökme senaryolarını da simüle etti.

Burdge, “Simülasyonların büyük çoğunluğu, bu üçlünün çalışmasını sağlamanın en kolay yolunun doğrudan çöküş olduğunu gösteriyor” diyor. 

Bu ekstra dış yıldız aynı zamanda sistemin yaşını da ortaya çıkardı. Ekip, dış yıldızın bir yıldızın ömrünün sonunda meydana gelen bir aşama olan kırmızı dev olma sürecinde olduğunu gözlemledi. Bu geçişe dayanarak dış yıldızın yaklaşık 4 milyar yaşında olduğuna inanıyorlar. Komşu yıldızlar aynı zamanda doğduğu için ekip bu kara delik üçlüsünün de 4 milyar yaşında olduğuna inanıyor. 

Burdge, “Bunu daha önce hiç eski bir kara delik için yapamamıştık” dedi. “Artık V404 Cygni'nin bir üçlünün parçası olduğunu, doğrudan çöküşten oluşmuş olabileceğini ve bu keşif sayesinde yaklaşık 4 milyar yıl önce oluştuğunu biliyoruz.” 

Kaynak: Popsci.com