Melbourne Monash Üniversitesi'ndeki astrofizikçiler, bir yıldız süper kütleli bir kara deliğe çok yaklaştığında neler olduğunu doğru bir şekilde tasvir eden ilk simülasyonu oluşturdular.
Monash'ta profesör olan ilk yazar Daniel Price, son on buçuk yılda gözlemlenen ve gökbilimcilerin gelgit bozulması olayı (TDE) olarak da adlandırılan süper kütleli bir kara delik tarafından yok edilen bir yıldıza uygun olduğuna inandıkları yaklaşık 100 olay olduğunu söylüyor.
X-ışını Görüşü Değil
Ancak bu gözlemler şimdiye kadar açıklanamayan bazı garip ölçümler ortaya çıkardı.
Price, "Eğer bir kara deliğin yakınına bir miktar malzeme atar ve bu kara deliğin etrafında bir yığılma diski oluşturursanız, malzemenin nereye inmesi gerektiğine dair bir tahmin var" diyor. "O konumdaki malzemenin sıcaklığı bir milyon dereceden fazla olmalı. X-ışınları üretmelidir.
"Yani, eğer bir kara deliği besleyen gizlenmemiş bir madde varsa, X-ışını emisyonu elde edersiniz. Örneğin, galaksideki kara delik kaynaklarının hepsi X-ışını yayıcıdır."
Ancak süper kütleli kara deliklerin içine düşen yıldızlar X-ışını yaymazlar. Görünür ya da optik spektrumda ışık yayarlar.
Mevcut teoriler, bu tür olayların neden saniyede 20.000 km hızla (ışık hızının yaklaşık beşte biri) bize doğru fırlatılan malzemeye yol açtığı konusunda sadece spekülasyon yapabiliyor.
Bir Yemek Analojisi
Price bu simülasyonun, teleskoplarımız süper kütleli kara deliklere düşen yıldızları yakaladığında gözlemlediğimiz şeyin neden X-ışınları değil de optik ışık olduğunu aydınlattığını belirtiyor.
"Benim yemek yememe benzetirsek, midemi görmüyorsunuz. Enerjiyi üreten şeyi görmüyorsunuz, onun derim aracılığıyla yeniden işlendiğini görüyorsunuz" diyor Price. "Işık eğrime bakarsanız, tüm gün 38°C'lik sabit bir sıcaklıkta olduğumu görürsünüz.
"Işık eğrim bir bozulma olayına çok benziyor. Sıcaklıklar hemen hemen sabit. Parlaklık biraz değişiyor, ama bunun nedeninin nesnelerin boyutlarının değişmesi olduğu sonucuna varıyorsunuz, ancak sıcaklık evrimi çok düz. Yani tıpkı bana benziyor, sadece çok daha sıcak ve çok daha büyük."
Price, aslında fotosferin — optik ışınları yayan nesne — bu boyutunun şaşırtıcı olduğunu söylüyor.
Gözlemlerle eşleşen simülasyondaki fotosfer yaklaşık 100 astronomik birimdir (AU), burada 1 AU Dünya'dan Güneş'e olan uzaklıktır (kabaca 150 milyon kilometre).
"Kimse ne olduğunu bilmiyor," diye gülüyor Price.
Gördüğümüz Şey Boğuk
Price, simülasyonların Eddington zarfı adı verilen bu beklenmedik gözlemler için teorik bir açıklamayı doğruladığını söylüyor.
Price, "Bu, kara deliğin işleyebileceğinden daha hızlı bir şekilde kara deliğe doğru malzeme doldurduğunuz kavramıdır" diyor. "İşlemden kastım, güneşin çekirdeğindeki enerjiyi işlemesi gibi — sadece yavaşça yayıyor. Yani kara delik sizin onu beslemeye çalıştığınız şeyi yayamaz. Bu yüzden, kelimenin tam anlamıyla üfleyerek uzaklaştırmak zorunda."
Bu madde kara deliği "boğuyor", kara deliğin yaydığı X-ışınlarını emiyor ve optik ışık olarak yeniden yayıyor.
Price yemek yeme benzetmesini hoş olmayan bir yere doğru genişletiyor.
"Temel olarak, bu midenizi doldurmak gibi bir şey. Eninde sonunda kusarsınız. Olan şey aşağı yukarı budur."
Bir Simülasyonun Gücü
"Simülasyonlardaki heyecan verici şey de bu. İnsanlar uzun zamandır spekülasyon yapıyor, resimler çiziyor ve bu tür şeyler yapıyorlar ama bunların içinde fizik yok. Bu sadece fenomenoloji dediğimiz şey. Bu fenomeni açıklamak için böyle olması gerekir. Ancak bu tür bir zarfı ya da katmanı ya da yeniden işleme katmanını neyin ürettiğini bilmiyoruz" diyor Price.
Price, simülasyonun sadece başlangıç koşullarını — yıldız — yıldızı yöneten akışkanlar mekaniği ve genel görelilik kurallarını gerektirdiğini söylüyor.
"O halde bu sadece teknik bir meydan okumadır" diyor.
"Pek çok simülasyon çalışmasında, ne olmuş olabileceğini tahmin ediyorsunuz" diye ekliyor. "Ama bu durumda, ne olduğundan oldukça eminiz. Bilgisayara bir yıldız atarak geçici olay gözlemleriyle bağlantı kurmak gerçekten çok güzel."
Price, yakında daha fazla gözlem yapılması beklendiğinden, simülasyonun astrofizikçileri ve astronomları bu tür fenomenleri daha iyi anlayabilmeleri için hazırlayacağını açıklıyor.
"İlk optik geçici ancak 2010 yılında tespit edilebildi, ama sırada Şili'de inşa edilmekte olan Rubins gözlemevi var. Bunun bu tür cisimlerin sayısını binlere çıkarması bekleniyor.
"Bu tür fenomenlerin ne olduğuna dair iyi bir teorik anlayışa sahip olmak, bizi gelecekteki gözlem seline gerçekten hazırlıyor. Bu sadece teorik bir spekülasyon değil. Gerçekten peşinden gidebileceğimiz ve ona bakarak anlayabileceğimiz bir şey var."