JWST’yi kullanan gökbilimciler, evrenin erken dönemlerinde, kendi ana galaksisinden bile daha eski olduğu anlaşılan devasa bir kara delik keşfettiler. Bu keşif, evrenin ilk süper kütleli canavarlarının nasıl doğduğuna dair yeni soruları gündeme getiriyor.

Abell 2744-QSO1 (QSO1), Büyük Patlamadan sadece 700 milyon yıl sonra var olmuş, prototipik bir ‘küçük kırmızı nokta’dır.

QSO1 sadece 1.300 ışık yılı genişliğinde ve ışığının 13 milyar yıldan fazla süredir yolculuk etmesine rağmen, Abell 2744 galaksi kümesi tarafından kütle çekimsel merceklenmesi nedeniyle diğer küçük kırmızı noktalardan daha kolay incelenebilir.

QSO1 hem büyütülmüş hem de üçlü görüntülenmiş olup gökyüzünde üç farklı konumda görünmektedir. Cambridge Üniversitesi’nden gökbilimci Dr. Roberto Maiolino, “Bu olağanüstü bir bulgu.” 

“Bu bir paradigma değişimi, kara deliklerin nasıl oluştuğu ve büyüdüğüne dair klasik senaryoların tamamen yeniden ele alınması gerekir” dedi.

QSO1’in ilk incelemeleri, Güneş’in kütlesinin 40 milyon katı olduğu tahmin edilen süper kütleli bir kara deliğin etrafında dönen, parlayan hidrojen ve helyum gazından oluşan bir buluttan biraz daha fazlası olabileceğine dair güçlü kanıtlar ortaya koydu.

Ancak JWST’nin keşfettiği diğer erken dönem kara deliklerde olduğu gibi, bunun gerçekten o kadar büyük olup olmadığı konusunda belirsizlik vardı.

Cambridge Üniversitesi’nden Dr. Francesco D’Eugenio, “Şimdiye kadar, evrenin erken dönemlerindeki kara deliklerin kütle ölçümlerinin tamamı dolaylıydı.”

“Ayrıca, yerel evrende onlar hakkında bildiklerimizden yola çıkarak yapılan varsayımlara dayanıyordu. Bu varsayımların uzak evren için gerçekten geçerli olup olmadığını bilmiyorduk” dedi.

Gökbilimciler, kara deliği çevreleyen hidrojen gazının hareketlerini haritalamak için JWST’nin NIRSpec cihazındaki entegre alan birimini (IFU) kullandılar.

JWST’nin NIRSpec cihazının görüntüsü.

Dönme hızını merkezden uzaklığın bir fonksiyonu olarak çizdiklerinde, gazın Kepler hareketine sahip olduğunu buldular: Güneş sistemimizdeki gezegenlerin Güneş etrafında döndüğü gibi, gaz da merkezi bir nokta etrafında dönüyordu.

Cambridge Üniversitesi’nden Ignas Juodžbalis, “Bu önemli çünkü bize QSO1’in kütlesinin çoğunun merkezdeki kara delikte yoğunlaştığını gösteriyor.”

“Eğer kütle daha eşit dağılmış olsaydı, ki çok sayıda yıldız olsaydı durum böyle olurdu, gaz bu mükemmel Kepler dönüşüne sahip olmazdı” dedi.

Kepler hareketinin basit kütle çekim yasalarıyla yönetilmesi nedeniyle, araştırmacılar gaz hızı ölçümlerini kullanarak kara deliğin kütlesini doğrudan hesaplayabildiler; bu daha önce mümkün olmayan bir başarıydı.

Kara deliğin kütlesinin yalnızca muazzam (yaklaşık 50 milyon güneş kütlesi) olmakla kalmayıp, aynı zamanda QSO1’in toplam kütlesinin en az üçte ikisini oluşturduğunu keşfettiler.

Bu oran, süper kütleli kara deliklerin ev sahibi galaksinin toplam kütlesinin yalnızca küçük bir bölümünü oluşturduğu yakındaki galaksilerdeki orandan binlerce kat daha fazladır.

IFU bileşim haritaları bu sonuçları destekleyerek, QSO1’deki gazın neredeyse tamamen hidrojen ve helyumdan oluştuğunu, yıldızlar ve yıldız kalıntıları bakımından zengin bir galakside beklenebilecek oksijen gibi daha ağır elementlerin ise çok az olduğunu gösterdi.

Gökbilimciler, etrafında hiçbir galaksi bulunmayan, 50 Milyon Güneş kütlesi büyüklüğünde bir kara delik keşfettiler.

Güneş’in metal içeriğinin % 0,5’inden daha az olan QSO1, şimdiye kadar ölçülmüş en bozulmamış galaktik ortamlardan biriydi. 

Floransa Üniversitesi’nden gökbilimci Dr. Cosimo Marconcini, “Bu olağanüstü bir sonuç. Bu, Büyük Patlamadan sonraki ilk milyar yıl içinde bir kara deliğin kütlesinin ilk doğrudan ölçümüdür ve önceki ölçümlerle tutarlıdır” dedi.

QSO1’in ev sahibi galaksisine kıyasla aşırı büyük kütlesi, çok daha küçük, yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesi ve beslenmesiyle kademeli olarak oluşamayacağını düşündürmektedir.

Juodžbalis, “Görünüşe göre, önemli bir ev sahibi galaksisi olmayan ve yıldız süreçlerinden önce var olmuş bir kara delik bulduk. Bu çok heyecan verici çünkü teorize edilmiş ancak doğrulanmamış olan ilkel kara delikler veya doğrudan çökme kara delikleri için kanıt niteliğindedir.” 

“QSO1’in kara deliğinin Büyük Patlamanın ilk saniyesinde oluşan ağır bir çekirdekten mi yoksa bir süre sonra dev bir gaz bulutunun çökmesinden mi evrimleştiği kesin olmasa da, neredeyse kesinlikle büyük doğmuş ve etrafında bir galaksi oluşturmanın erken aşamalarında olabilir” dedi.