Bilim İnsanları Yepyeni Bir Kara Delik Sınıfı Keşfettiler…

Bunlar, araştırmacıların mümkün olduğuna inandıkları kütle sınırından daha küçük nesneler.

Kara delikler, astrofizikçilerin evreni anlamalarının önemli bir parçasıdır – o kadar önemlidir ki, bilim adamları Samanyolu galaksisindeki tüm kara deliklerin nüfus sayımını yapmaya uğraşıyorlar.

Ancak yeni araştırmalar, astrofizikçilerin, hiç bilmedikleri bir kara delik sınıfını atlamış olabileceğini göstermekte. Yeni bir çalışmada, gökbilimciler kara delikleri aramanın yeni bir yolunu ve evrendeki bilinen en küçük kara deliklerden daha küçük bir kara delikler sınıfının mümkün olduğu iddia edilmekte.

Ohio State Üniversitesi’nde bir astronomi profesörü olan Todd Thompson’a göre: “Bu ipucu, kara delikler konusunda henüz araştırmamız gereken başka bir popülasyon olduğunu gösteriyor. İnsanlar süpernova patlamalarını, süper kütleli kara yıldızların nasıl patladığını, elementlerin süper kütleli yıldızlarda nasıl oluştuğunu anlamaya çalışıyorlar. Eğer yeni bir kara delik popülasyonu ortaya çıkarsaydık, bize hangi yıldızların patladığını, hangilerinin patlamayacağını söylerdi. Kara delikleri oluşturan nötron yıldızları yeni bir çalışma alanı açar.”

kara delik fotoları ile ilgili görsel sonucu

Yalnızca 1.70 m ve daha uzun olanları sayan bir nüfus sayımı düşünün – ve nüfus sayımı yapanların bile 1.70’den daha kısa olan kişilerin olduğunu bilmediğini hayal edin. Bu nüfus sayımından elde edilen veriler eksiktir ve yanlış bir tablo sunar. Gökbilimciler uzun zamandır kendi çekim gücünden çöken kara delikler aramaktalar; öyle ki sadece radyasyon değil şiddetli hiçbir şey kaçamasın. Bazı yıldızlar öldüğünde, kendi kendine küçülüp patladığında kara delikler oluşur. Gökbilimciler aynı zamanda nötron yıldızlarını da arıyorlar – bazı yıldızlar ölüm sürecinde çökerken oluşan çok küçük, olağanüstü yoğun yıldızlar.

Her iki sınıf da Dünya üzerindeki elementlerle ilgili, ayrıca yıldızların nasıl yaşam sürdüğü ve öldüğü hakkında ilginç bilgileri, saklı tutabilir. Fakat bu bilgiyi ortaya çıkarmak için, astronomların önce kara deliklerin nerede olduğunu bulmaları gerekir. Kara deliklerin nerede olduğunu bulmak için de ne aradığını bilmek gerekir. Bir ipucu: Kara delikler genellikle ikili sistemde bulunur. Bu basitçe iki yıldızın birbirine yakın bir yörüngede kütle çekimi ile birbirine kilitlenecek şekilde yakın olması anlamına gelir.

Bu yıldızlardan biri öldüğü zaman diğeri hayatta kalabilir, ölü yıldızın (şimdi bir karadelik veya nötron yıldızı) bir zamanlar yaşadığı ve şimdi karadelik veya nötron yıldızını oluşturduğu alan yörüngede kalabilir. Yıllar boyunca, bilim adamlarının bildiği kara deliklerin kütlesinin güneşin yaklaşık 5 ila 15 katı arasında olmasıydı. Bilinen nötron yıldızları genellikle güneş kütlesinin yaklaşık 2.1 katından daha büyük değildir – güneş kütlesinin 2.5 katından fazla olsaydı, çökerek karadeliğe dönüşür.

Ancak 2017 yazında LIGO (Laser Interferometre Çekim Dalgası Gözlemevi) yaklaşık 1.8 milyon ışık yılı uzaklıktaki galakside bir araya gelen iki kara delik gördü. Bu kara deliklerden biri güneş kütlesinin yaklaşık 31 katı, diğeri yaklaşık 25 katıydı. Thompson: “Hemen, herkes ‘vay canına’ der gibiydi, çünkü olay muhteşem bir şeydi. Sadece LIGO’nun işe yaradığını ispat ettiği için değil, karadeliklerin kütleleri çok büyük olduğu içindi. Bu büyüklükteki kara delikler çok önemlidir – onları daha önce görememiştik.”

kara delik fotoları ile ilgili görsel sonucu

Thompson ve diğer astrofizikçiler, kara deliklerin bilinen aralığın dışındaki boyutlarda olabileceğinden şüpheleniyorlardı ve LIGO’nun keşfi kara deliklerin daha büyük olabileceğini de kanıtladı. Fakat en büyük nötron yıldızı ile en küçük kara delikler arasındaki boyutsal pencere havada kaldı. Bilim insanları, Samanyolu boyunca yaklaşık 100.000 yıldızdan aldıkları spektrumları toplayan ApOGEE ‘den (Apache Point Gözlemevi Galaktik Evrim Deneyi) gelen verileri taramaya başladılar.

Yıldız spektrumları (yıldızdan gelen ışığın tayfsal dağılımı), bir yıldızın başka bir nesnenin etrafında dönüp dönmediğini gösterebilir: Spektrumdaki değişiklikler – örneğin, mavi dalga boylarına, ya da kırmızı dalga boylarına kayma – bir yıldızın görünmeyen bir yörüngede döndüğünü gösterebilir. Ekip verileri taramaya, bu değişimi gösteren yıldızları aramaya başladı. Daha sonra, veriler en ilginç olabilecek 200 yıldıza katar azaltıldı.

Her potansiyel ikili sistemin binlerce görüntüsü, ASAS-SN’den (Süpernova All-Sky Otomatik Tarayıcısı) tarandı. 1000 civarında süpernova bulundu. Önce buldukları kırmızı bir devin yörüngesinde bir şeylerin döndüğünü belirlediler. Ancak hesaplamalarına dayanarak bu şeyin muhtemelen Samanyolu’ndaki bilinen kara deliklerden çok daha küçük, ancak bilinen nötron yıldızlarından çok daha büyük olduğunu fark ettiler.

Daha fazla hesaplama ve ek verilerin (Tillinghast Reflector Echelle Spectrografı ve Gaia uydusundan alınan) analiziyle muhtemelen güneşin kütlesinin yaklaşık 3.3 katı olan düşük kütleli bir kara delik bulduklarına emin oldular. Thompson’ a göre: “Burada yaptığımız şey, kara delikler aramak için yeni bir yol bulmaktı, ancak astronomların daha önce bilmediği yeni düşük kütleli kara delik sınıfından bir tanesini potansiyel olarak belirledik.  Bu cisimlerin kütleleri bize oluşumlarını, evrimlerini ve doğalarını anlatacak.”