Kara delikler nasıl keşfediliyor? Kara delikler kozmik hayvanat bahçesindeki canavarlardır. İki tipte gelirler: Yıldız ve süper kütleli. Artık çoğu galaksinin yıldız kütleli kara deliklere sahip olduğu biliniyor. Genellikle süpernova patlamalarında ölen yıldızların arkasından doğarlar. Bazen bir kara delik ile bir beyaz cücenin veya başka bir tür yıldızın birbirleriyle orbital dans yaptıkları ikili sistemlerde görülürler. Peki bu uzak galaksilerdeki kara delikler nasıl keşfedilir?
Kara Deliklerinin Keşfedilmesini Sağlayan İpuçları
Yukarıdaki resimde görüldüğü gibi etrafındaki yıldızları ve diğer materyalleri yutan kara delikler bu uzun çizgilerin açığa çıkmasını sağlarlar. Yıldızdan kopan parçalar görünmeyen bir alanın içine çekilir. Astronomlar bunun bir kara delik olduğunu anlar.
Hiçbir şey kara deliklerden kaçamaz, ışık bile. Bu canavarların etrafındaki yıldız ışıkları emilir. Etrafa saçılan ışığın bir noktada yok olması yine bir kara deliğin işaretidir. Ancak kara deliklerin gözlemlenmesine dair tüm bilgiler bunlarla sınırlı değildir.
Behemotlar ile Tanışın
En büyük kara delikler (süper kütleli / supermassive) bulundukları galaksilerin kalbinde yer alırlar ve milyonlarca veya milyarlarca yıldızın kütlesinde olurlar. Zamanlarının en az bir kısmını yakın komşularının materyallerini yutarak geçirirler. Gökbilimcilerin tanımladığı süper kütleli kara deliklerin çoğu bir arada kümelenmiş galaksilerde bulunmuştur. Şimdiye kadar bulunan en büyük kara delik 21 milyar güneşin kütlesine eşdeğerdir. Kendisi Coma kümesindeki bir galaksinin merkezinde oturur. Coma, Samanyolu Galaksisi'nden 336 milyon ışık yılı uzaklıkta yer alan bir devasa galaksi kümesidir.
Yukarıda Koma galaksi kümesinin kalbi görülüyor. Galaksilerden biri şimdiye kadar bulunan en büyük kara deliği içeriyor. Bu Hubble görüntüsü kümenin merkezindeki galaksileri ve küresel yıldız kümelerini gösteriyor.
Tek büyük kara delik bu değildir. Gökbilimciler ayrıca etrafında yalnızca 20 gökadanın olduğu bir bölgede yer alan NGC 1600 galaksisini çekirdeğinde 17 milyar güneş kütleli bir kara delik bulmuştur. Büyük kara deliklerin çoğu "büyük şehirlerde" (yani kalabalık galaksi kümelerinde) yaşadığından, böyle büyüğünü ıssız bir alanda bulmak astronomlar için sıra dışı bir olayın yaşanmış olduğunu göstermektedir.
Birleşen Galaksiler ve Yığılan Kara Delikler
Öyleyse canavar kara delikler nasıl olur da küçük bir galaksi kümesinde gizlenebilirler? En muhtemel açıklama uzak geçmişte başka bir kara delik ile birleşmiş olmalarıdır. Evrenin ilk zamanlarında galaksilerin birbirleriyle etkileşimi daha yüksekti. Küçük olanlar daha büyüklere katılırdı.
Yukarıdaki Hubble Uzay Teleskobu görüntüsü Antennae denilen bir çarpışmayı gösteriyor. Galaksilerin çarpışması süper kütleli kara deliklerin oluşmasına neden olmaktadır. Çarpışma sırasında milyarlarca yıldız oluşur ve çarpışan galaksilerin merkezindeki kara delikler birleşerek daha büyük canavarları meydana getirirler.
İki galaksi birleştiğinde içlerindeki yıldızlar, gaz ve toz bulutları birbirine karışır. Çarpışan galaksilerdeki kara delikler buluşmaya başladıkça "ikili kara delik" denilen durum ortaya çıkar. Kara delikler birbirlerinin etrafında dönüyordur.
Kara deliklerin yakaladıkları yıldızlar ve gaz bulutları momentumlarını azaltabilir. Yavaşlayan bir kara delik yıldızların kaçmasına izin verir. Sonunda iki kara delik buluşur ve oluşan devasa kara delik galaksilerin çarpışmasından doğan gazları çekirdeğine çekerek büyümeyi sürdürür.
Devasa bir kara deliğin oluşumu
Peki, NGC 1600'ün kara deliği nasıl bu kadar büyümeyi başardı? En muhtemel açıklama erken yaşamında bir noktada çok fazla gaz ve diğer malzemeleri emmiş olmasıdır.
Bu büyük iştah ev sahibi galaksinin neden daha büyük galaksi kümelerinin arasında değil ıssız bir yerde olduğunu açıklar. NGC 1600 içinde bulunduğu gruptaki en büyük galaksidir. Ayrıca diğer galaksilerin hepsinden üç kat daha parlaktır. Bu büyük parlaklık farkı astronomların diğer gruplarda gördüğü bir şey değildir.
Galaksindeki gazın büyük kısmı kara delik henüz parlak bir kuasarken tüketilmiştir. Kuasara bu parlaklıklarını içine sürüklenen materyallerin ısınarak plasma halini almaları verir. Daha fazla materyal daha fazla parlaklık anlamına gelir.
Günümüzde NGC 1600'ün merkezindeki kara delik nispeten sessizdir. Hatta gökbilimciler ona "uyuyan dev" demişlerdir. Bu da galaksinin neden daha önce tespit edilmediğini açıklar. Gökbilimciler bu canavara yalnızca yakındaki yıldızların hızlarını ölçerken rastlamışlardır. Kara deliğin yoğun çekim alanı yıldızların hareketlerini ve hızlarını etkiler. Gökbilimciler bu hız değişimlerini ölçtüklerinde kara deliğin kütlesini de belirleyebilirler.
Astronomlar Kara Deliği Nasıl Buluyor?
Gökbilimciler NGC 1600'deki kara deliğin yakınındaki yıldızlardan gelen ışığı incelemek için Hawaii'nin Gemini Rasathanesi'ndeki özel aletleri kullandılar. Bu yıldızların bir kısmı kara deliğin çevresini dolaşır ve bu hareket yıldız ışığının parmak izinde (spektrum denir) ortaya çıkar. Bazı yıldızların bir zamanlar bu kara deliğe fazla yakın olduklarını ancak yerçekimsel etkilerle galaksi çekirdeğinden uzağa, aşağı yukarı düz bir çizgide fırlatıldıklarını gösteren hareketleri olmuştur.
Hubble Uzay Teleskobu verileri galaksinin çekirdeğinin bitkin halde olduğunu gösterdiğinden bu anlamlıdır. Zira yıldızları kendinden uzağa fırlatan bir kara deliğin böyle bir profile sahip olması beklenir. NGC 1600'ün çekirdeğinin bugüne kadar 40 milyar güneşe eşdeğer yıldız fırlatmış olabileceği hesaplandı. Tüm bu bulgular Dünya'dan 209 milyon ışık yılı uzaklıktaki bu galaksinin kalbinde oldukça güçlü ve büyük bir kara deliğin yatmakta olduğunu gösterdi.
Gemini Rasathanesi'ne bağlı bu aletler kara deliklerin etrafındaki bölgelerden akan ışığın parmak izlerini takip etmede kullanılırlar, tıpkı NGC 1600'de olduğu gibi.
Anahtar çıkarımlar
- Birçok galakside kara delikler bulunur. Spirallerin ve eliptiklerin merkezlerinde genellikle süper kütleli kara delikler vardır.
- Eliptik galaksi NGC 1600'ün merkezinde oldukça büyük bir kara delik bulunur.
- Gökbilimciler bu galaksinin neden bu kadar büyük bir kara deliğe sahip olduğunu anlamak için çalışmaktadır.