Asi süper kütleli kara delik, ardında bıraktığı gazı sıkıştırarak genç, mavi yıldızlardan oluşan uzun bir “iz” oluşturuyor. Bu sıra dışı olay, evrenin yaklaşık bugünkü yaşının yarısı kadar olduğu bir dönemde gerçekleşti.

Eylül 2022’de gökbilimciler, Dünya’dan yaklaşık 7,5 milyar ışık yılı uzaklıktaki bir galakside çok tuhaf bir şey gözlemlediler. Bu galaksinin merkezinden 202.000 ışık yılından fazla uzanan ince bir çizgi vardı.

Bu çizginin ucunda, galaksiler arası uzayda yaklaşık 1.000 km/s hızla ilerleyen ve ardında yeni yıldızların oluşmasına neden olan, yıldızsız, çözümlenmemiş bir özellik olduğu görülüyordu.

Araştırma ekibi bu özelliğe RBH-1 adını verdi ve bunun, şiddetli bir olay sonucu galaksisinden fırlatılmış süper kütleli bir kara delik olduğu sonucuna vardı.

Yeni yapılan bir çalışmada, Kaliforniya Üniversitesi, Santa Barbara (UCSB) gökbilimcilerinden oluşan bir ekip, Hubble Uzay Teleskobu (HTS) ve James Webb Uzay Teleskobu’ndan (JWST) elde edilen verileri kullanarak RBH-1’i gözlemledi.

Bu sayede süper kütleli kara deliğin kaynağını tespit edebildiler ve süper kütleli kara deliği oluşturan kara delik birleşmesinin, onun fırlatılmasından sorumlu olduğu sonucuna vardılar. 

Araştırmanın sonuçları, kütle çekim dalgalarının (GW) incelenmesi için derin etkiler yaratabilecek şiddetli bir birleşme olayının ilk kaydını sunmaktaydı.

On yılı aşkın bir süredir astrofizikçiler, kara delik birleşmelerinin ürettiği güçlü kütle çekim dalgalarını inceliyorlar. Bu dalgalar, başlangıçta Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tarafından öngörülmüştü.

Teori, büyük kütleli cisimlerin birleşmesinin, milyonlarca ışık yılı uzaktan tespit edilebilen uzay-zaman dalgalanmalarına nasıl neden olacağını açıklar. Kara delikler dengesiz ise, birleşmeden üretilen dalgalar, yeni oluşan kara deliği farklı bir yöne fırlatacak kadar güçlü olabilir.

Bilim insanları ilk başta bu çizgiyi HST’nin kameralarından kaynaklanan bir görüntüleme hatası olarak değerlendirdiler. Ancak daha sonra yapılan spektroskopik gözlemler, bunun sağ üstteki galaksiye doğru uzanan 200.000 ışık yılı uzunluğunda genç mavi yıldızlardan oluşan bir zincir olduğunu ortaya koydu.

 RBH-1 olarak isimlendirilen söz konusu süper kütleli kara delik,  daha önce başka bir gökbilimci ekibi tarafından galaksiler arası uzayda hızla ilerleyen bir kara delik olarak tanımlanmıştı.

UCSB’den Prof. Tousif Islam liderliğindeki ekip, RBH-1’i kökenine kadar izleyerek konuyu daha da ileriye taşıdı. Bu, yüz binlerce varsayımsal kara delik çiftini simüle etmeyi ve ardından her birinin üreteceği geri tepmeyi hesaplamayı içeriyordu.

Daha sonra, RBH-1’in hızına uymayan tüm simülasyonları elediler. Bu, ana kara deliklerin kütlelerinin muhtemelen benzer olduğunu, birinin diğerinden (en fazla) altı kat daha büyük kütleye sahip olduğunu ortaya çıkardı.

Ayrıca, her ikisinin de çok hızlı döndüğü ve dönüşlerinin hizasız olduğu sonucuna vardılar. Son olarak, çiftin daha ağır olanının Genel Görelilik kuramının izin verdiğinin %70-75’i hızında döndüğünü ve dönüşünün eğik ve sallantılı olduğunu buldular.

UCSB’den Dr. Tejaswi Venumadhav, “başlangıçta bunun ne kadar uç bir durum olduğuna şaşırdım, ancak daha sonra teleskoplarda görülebilen bu çarpıcı özelliği ortaya çıkarmak için bunun muhtemelen böyle olması gerektiğini fark ettim” dedi.

JWST’nin kısa süre önce yaptığı gözlemlerin gösterdiği gibi, dev kara delikler evrenin erken dönemlerinde, Büyük Patlamadan sonraki 1 milyar yıldan daha kısa bir sürede nispeten hızlı bir şekilde evrimleşmiş gibi görünüyor.

Bununla birlikte, RBH-1’in iki kara deliğin birleşmesiyle oluştuğu zamana (7,5 milyar yıl önce) gelindiğinde, komşu galaksilerde zaten birleşme yoluyla büyümüş süper kütleli kara delikler bulunuyordu.

Bu, RBH-1’i oluşturan olayın yaklaşık 70 milyon yıl önce iki galaksi arasında bir birleşme sonucu meydana geldiğini ve iki öncü kara deliğin bu galaksilerin merkezlerinde bulunduğunu düşündürmektedir.

Ekip, galaksilerin dönüşlerinin de hizasız olduğu ve birinin diğerinden daha büyük olduğu sonucuna vardı. İslam ve meslektaşlarının belirttiği gibi, (GX adını verdikleri) galaksi hala bu birleşmenin izlerini taşıyordu.

Ev sahibi galaksisinden fırlatılan süper kütleli bir kara deliğin (SMBH) sanatsal temsili çizimi.

Dahası, Genel Görelilik kuramı, galaktik birleşmelerin %5-10’unun, ortaya çıkan süper kütleli kara deliklerin dışarı atılmasına neden olacağını öngörüyor.

Gökbilimciler bu atılmaları daha önce tahmin etmiş olsalar da, bu süreci ilk kez gözlemliyorlar. Bu sonuçlar, kütle çekim dalgalarının fiziğini ve onları üreten galaktik birleşmeleri birleştiren gelecekteki çalışmalara ışık tutacaktır.

Bunlar zor çalışmalar olacaktır. Çünkü süper kütleli kara delik birleşmeleri, yıldız kütleli veya orta kütleli kara deliklere göre çok daha düşük bir sıklıkta kütle çekim dalgaları üretir.

Daha büyük birleşmeleri inceleme çabaları, bu düşük frekanslı sinyalleri tespit edebilecek kadar büyük olacak Lazer İnterferometre Uzay Anteni (LISA) gibi yeni nesil gözlemevlerinden faydalanarak olacaktır.

JWST’nin gözlemlerinin hassasiyetiyle birleştiğinde, bilim insanları bu olgu hakkında daha fazla bilgi edinebilirler. Bu keşif, süper kütleli kara deliklerin ve ilgili galaksilerinin evrimi hakkında ek bilgiler sağlayacaktır.