Gökbilimciler kozmik bir dehşete tanıklık ediyor: Hubble Uzay Teleskopu, bir yıldızı parçalayan merkez dışı nadir bir kara deliği tespit ederek, dolaşan süper kütleli bir kara deliğin ilk optik keşfini ortaya koydu.
NASA teleskoplarını kullanan gökbilimciler, bilim kurgu filmlerinden fırlamış gibi görünen çarpıcı bir keşifte bulundu: “Uzay Çeneleri” adı verilen gizli bir kara delik.
600 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan bu görünmez dev, yıldızlar arasındaki karanlık uzayda yer alır ve çok yakına kayan herhangi bir yıldızı sessizce tüketir.
Varlığı, bir yıldızın parçalanıp yutulduğu ve güçlü bir radyasyon patlamasının serbest bırakıldığı yeni tanımlanmış bir gelgit bozulması olayı (TDE) aracılığıyla ortaya çıkarıldı.
TDE’ler, kara delik davranışına dair değerli iç görüler sunarak bilim insanlarının bu tür olaylar sırasında enerjik jetler ve rüzgarlar üreten aşırı koşulları anlamalarına yardımcı olur. Bu şiddetli karşılaşmalar, teleskop gözlemlerinde parlak flaşlar olarak görünür.
AT2024tvd adlı yeni gözlemlenen TDE, gökbilimcilerin Hubble Uzay Teleskobu’ndan (HST) gelen verileri kullanarak dolaşan süper kütleli bir kara deliği tanımlamasına yardımcı oldu.
Chandra X-ışını Gözlemevi ve ABD’nin Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi’nin (NRAO) Çok Büyük Dizisi’nden (VLA) gelen ek gözlemler de kara deliğin galaksinin merkezinden uzakta olduğunu doğruladı.
Şaşırtıcı bir şekilde, bir milyon güneş kütlesine sahip bu kara delik, süper kütleli kara deliklerin genellikle yakındaki maddeleri aktif olarak tükettiği ana galaksisinin merkezinde yer almıyor.
Optik gökyüzü araştırmaları tarafından tespit edilen yaklaşık 100 TDE arasında, bu, bir galaksinin çekirdeğinden uzakta konumlanmış bir kara delikle ilişkilendirilen ilk olay.
Bilinen diğer tüm TDE’ler merkezi kara deliklerle ilişkilendirilmiştir. Galaksinin merkezinde, 100 milyon güneş kütlesine sahip farklı ve çok daha büyük bir süper kütleli kara delik bulunmaktadır.
HST’nin hassas görüntülemesi sayesinde, gökbilimciler TDE’nin bu merkezi kara delikten sadece 2.600 ışık yılı uzaklıkta meydana geldiğini belirlediler; bu mesafe Güneşimiz ile Samanyolu’nun merkezi kara deliği arasındaki mesafenin sadece onda biri kadardır.
Bu daha büyük kara delik, çevresindeki gazı çekerken enerji yaydığı için aktif bir galaktik çekirdek olarak sınıflandırılır. Her iki kara delik de aynı galakside var olsa da, ikili bir sistem olarak birbirlerine kütle çekimsel olarak bağlı değildirler.
Daha küçük kara delik bir gün merkeze doğru sürüklenebilir ve daha büyük olanla birleşebilir, ancak şimdilik kütle çekimle birbirine bağlanamayacak kadar uzaktalar.
Bir TDE, düşen bir yıldızın bir kara deliğin muazzam kütle çekimsel gelgit kuvvetleri tarafından gerilmesi veya “spagettileştirilmesi” (çubuk makarna gibi uzaması) ile gerçekleşir.
Parçalanmış yıldız kalıntıları kara deliğin etrafında dairesel bir yörüngeye çekilir. Bu, ultraviyole ve görünür ışıkta görülebilen yüksek sıcaklıklara sahip şoklar ve dış akışlar üretir.
Kaliforniya Üniversitesi’nden Yuhan Yao, “AT2024tvd, optik gökyüzü araştırmaları tarafından yakalanan ilk TDE’dir ve gelecekteki gökyüzü araştırmalarıyla bu kaçamak dolaşan kara delik popülasyonunu ortaya çıkarma olasılığını tamamen açar.”
“Şu anda, teorisyenler bu tip TDE’lere pek dikkat etmediler. Bence bu keşif bilim insanlarını bu tür olayların daha fazla örneğini aramaya motive edecektir” diyor.
Gecede Bir Parıltı
Yıldızları kemiren bu kara delik, birkaç yer tabanlı gökyüzü tarama teleskopu bir süpernova kadar böyle parlak bir parlamayı gözlemlediğinde kendini ele verdi.
Ancak bir süpernovanın aksine, gökbilimciler bunun bir kara deliğin bir yıldızı kemirmesinden kaynaklandığını biliyorlar çünkü parlama çok sıcaktır ve hidrojen, helyum, karbon, nitrojen ve silikonun geniş emisyon çizgilerini gösteriyordu.
Olayı ilk olarak, her iki günde bir tüm kuzey gökyüzünü tarayan 1,2 metrelik teleskopuyla Caltech’in Palomar Gözlemevi’ndeki Zwicky Geçici Tesisi gözlemledi.
UC Berkeley’den Ryan Chornock, “Gelgitsel bozulma olayları, aksi takdirde tespit edemeyeceğimiz devasa kara deliklerin varlığını aydınlatmak için büyük bir vaat taşıyor.”
“Teorisyenler, galaksilerin merkezlerinden uzakta bulunan devasa kara deliklerden oluşan bir popülasyonun var olması gerektiğini öngördüler, ancak şimdi onları bulmak için TDE’leri kullanabiliriz” dedi.
Parlama, Panoramik Araştırma Teleskobu ve Hızlı Tepki Sistemi (Pan-STARRS), Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması ve DESI Legacy Görüntüleme Araştırması tarafından kataloglanan parlak, büyük bir galaksinin merkezinden kaymış gibi görünüyordu.
Galaktik merkezde olmadığını daha iyi belirlemek için Yao’nun ekibi, parlama alanından gelen X ışınlarının da kaydığını doğrulamak için Chandra X-ışını Gözlemevi’ni kullandı.
Herhangi bir belirsizliği gidermek için HST’nin ayırma gücüne ihtiyaç duyuldu. HST’nin ultraviyole ışığa olan duyarlılığı, galaksinin geri kalanından çok daha mavi olan TDE’nin yerini tam olarak belirlemesini de sağlıyordu.
Kökeni Bilinmiyor
TDE’den sorumlu kara delik, devasa galaksinin çıkıntısının içinde dolaşıyor. Kara delik, bir yıldızı yakalayıp “geğirdiğinde” ancak birkaç on bin yılda bir görünür hale geliyor ve sonra bir sonraki yemeği gelene kadar sessizleşiyordu.
Kara delik merkezden nasıl uzaklaştı? Önceki teorik çalışmalar, kara deliklerin, en düşük kütleli üyenin dışarı atıldığı üç gövdeli etkileşimler nedeniyle galaksilerin merkezlerinden dışarı atılabileceğini göstermiştir.
Gizli kara deliğin merkezdeki kara deliğe yakınlığı göz önüne alındığında, burada durum böyle olabilir. Yao, “Kara delik, galaksinin çekirdeğindeki diğer iki kara delikle üçlü bir etkileşime girdiyse, yine de galaksiye bağlı kalabilir ve merkez bölge etrafında yörüngede kalabilir” dedi.
Alternatif bir açıklama ise kara deliğin, 1 milyar yıldan uzun bir süre önce ana galaksiyle birleşen daha küçük bir galaksinin hayatta kalan kalıntısı olmasıdır.
Eğer durum buysa, kara delik sonunda çok uzak bir gelecekte merkezi aktif kara delikle birleşmek için sarmal bir şekilde içeri girebilir. Bu yüzden şu anda gökbilimciler gelip gelmediğini bilmiyorlar.
UC Berkeley’den Dr. Erica Hammerstein, çalışmanın bir parçası olarak HST görüntülerini inceledi, ancak geçmişte bir galaksi birleşmesine dair herhangi bir kanıt bulamadı.
“Galaksi birleşmelerinin TDE oranlarını artırdığına dair halihazırda iyi kanıtlar var, ancak AT2024tvd’nin ev sahibi galaksisinde ikinci bir kara deliğin varlığı, bu galaksinin geçmişinde bir noktada bir birleşmenin gerçekleşmiş olması gerektiği anlamına geliyor” dedi.
HST ve Chandra gibi farklı ışık türleri için uzmanlaşmış gözlemevleri, bu gibi geçici olayları belirlemek ve daha iyi anlamak için birlikte çalışmalıdır.
Bu tür geçici olayları yakalamak için optimize edilecek teleskoplar arasında Vera C. Rubin Gözlemevi ve yakında çıkacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskopu yer almaktadır.
