James Webb Uzay Teleskobu (JWST) bugüne kadarki en uzak kara delik birleşmesini tespit etti

Uluslararası bir gökbilimci ekibi, Evren yalnızca 740 milyon yaşındayken, iki gökadanın ve onların devasa kara deliklerinin birleşmesine ilişkin kanıtları JWST ile buldu.

Bu, şimdiye kadar elde edilen en uzak kara delik birleşmesine işaret ediyordu ve bu fenomenin Evrende bu kadar erken tespit edildiği ilk seferdi.

Gökbilimciler, Samanyolu galaksimiz de dahil olmak üzere yerel Evrendeki en büyük galaksilerde, Güneş’in milyonlarca ila milyarlarca katı kütleye sahip süper kütleli kara delikler buldular.

Bu kara deliklerin, içinde yaşadıkları galaksilerin evrimi üzerinde büyük bir etkisi olması muhtemeldir. Ancak bilim insanları, bu nesnelerin nasıl bu kadar büyük hale geldiğini hâlâ tam olarak anlayamadılar.

Büyük Patlamadan sonraki ilk milyar yılda devasa kara deliklerin bulunması, bu büyümenin çok hızlı ve çok erken gerçekleşmiş olması gerektiğine işaret ediyor. Şimdi JWST, evrenin erken dönemlerindeki kara deliklerin büyümesine yeni bir ışık tutuyor.

JWST tarafından görülen ZS7 galaksi sistemi, şimdiye kadar görülen en uzaktaki çarpışan kuasarları ortaya çıkardı.

Yeni JWST gözlemleri, Evren henüz 740 milyon yaşındayken, iki galaksinin ve onların devasa kara deliklerinin devam eden birleşmesi konusunda kanıt sağladı. Sistem ZS7 olarak biliniyor.

Aktif olarak madde biriktiren böyle devasa kara delikler, gökbilimcilerin onları tanımlamasına olanak tanıyan ayırt edici spektrografik özelliklere sahiptir. Bu çalışmadakiler gibi çok uzak galaksiler için bu imzalara yerden erişilemez yalnızca JWST ile görülebilir.

Grubun lideri Hannah Übler, “Kara deliğin yakınında hızlı hareket eden çok yoğun gazın yanı sıra, genellikle kara deliklerin birikim dönemlerinde ürettiği enerjik radyasyonla aydınlatılan sıcak ve oldukça iyonize gaza dair kanıtlar bulduk.”

“Cambridge Üniversitesi’nin görüntüleme yeteneklerinin benzeri görülmemiş keskinliği JWST, ekibimizin iki kara deliği mekânsal olarak ayırmasına da olanak sağladı” dedi.

Bu bilgisayar simülasyonu, Lazer Interferometri Çekimsel-Dalga Gözlemevi (LIGO) tarafından ilk kez tespit edilen muazzam güçlü bir olay olan iki kara deliğin çarpışmasını gösteriyor. Bu simülasyon, daha yakından bakmak için bir uzay gemisiyle seyahat edebilseydik, birleşmenin gözümüze nasıl görüneceğini gösteriyor. 

Ekip, iki kara delikten birinin Güneş kütlesinin 50 milyon katı kütleye sahip olduğunu buldu. Gruptan Roberto Maiolino, “Diğer kara deliğin kütlesi de muhtemelen benzerdir, ancak bu ikinci kara deliğin yoğun gazın içinde gömülü olması nedeniyle ölçülmesi çok daha zordu” dedi.

Übler, “Bulgularımız, birleşmenin, kara deliklerin kozmik şafakta bile hızla büyüyebileceği önemli bir yol olduğunu gösterdi. Uzak Evrendeki aktif, büyük kütleli kara deliklere ilişkin diğer JWST bulgularıyla birlikte, sonuçlarımız aynı zamanda büyük kara deliklerin galaksilerin evrimini en başından beri şekillendirdiğini gösteriyor” dedi.

Ekipten Pablo G. Pérez-González, “İncelediğimiz sistemin yıldız kütlesi, komşumuz Büyük Macellan Bulutuna benzerdir. Her galakside Samanyolu’ndaki kara delik kadar veya daha büyük bir süper kütleli kara delik olsaydı, birleşen galaksilerin evriminin nasıl etkilenebileceğini hayal etmeye çalışabiliriz” dedi. 

ZS7 galaksi sisteminin konumu ve görüntüsü.

Ekip ayrıca iki kara deliğin birleşmesi durumunda kütleçekimsel dalgalar da üreteceklerini belirtiyor. Bunun gibi olaylar, kütleçekimsel dalgaları incelemeye adanmış ilk uzay tabanlı gözlemevi olan Lazer Girişimölçer Uzay Anteni (LISA) misyonu gibi yeni nesil kütleçekimsel dalga gözlemevleriyle tespit edilebilecek.

LISA Proje Lideri Nora Luetzgendorf, “JWST’nin sonuçları bize, LISA tarafından tespit edilebilen daha hafif sistemlerin önceden varsayıldığından çok daha sık olması gerektiğini söylüyor. Büyük ihtimalle modellerimizi bu kitle aralığındaki LISA oranlarına göre ayarlamamız gerekecek. Bu buzdağının sadece görünen kısmıdır” dedi.

Bu keşif, Galaksi Düzeneğinin bir parçası olarak NIRSpec İntegral Alan Spektroskopisi programıyla yapılan gözlemlerden elde edildi. Ekip yakın zamanda, büyük kara delikler ile onlara ev sahipliği yapan galaksiler arasındaki ilk milyar yıldaki ilişkiyi ayrıntılı olarak incelemek için JWST’nin 3. Döngü gözlemlerinde yeni bir Büyük Programla ödüllendirildi.

Bu programın önemli bir bileşeni, kara delik birleşmelerini sistematik olarak aramak ve karakterize etmek olacak. Bu çaba, erken kozmik çağlarda kara delik birleşmesinin meydana gelme hızını belirleyecek ve birleşmenin kara deliklerin erken büyümesindeki rolünü ve zamanın başlangıcından itibaren kütle çekim dalgalarının üretilme hızını değerlendirecek.