Gökbilimciler, Samanyolu’ndan 12 milyon ışık yılı uzaklıktaki M82 Gökadası’nda, ender bir orta kütleli kara deliği ölçümledi ve böylece, bu türde bir kara deliğin varlığı da doğrulandı. Keşif daha önce, bu şekilde hiç uygulanmamış bir yöntemi kullanıyor ve bu gizemli cisimler üzerine yeni çalışmalara kapı açıyor.
Evrende sayılamayacak kadar çok kara delik bulunuyor; yalnızca Samanyolu’nda, sayı 100 milyonu bulabilir. Gökbilimciler; büyüklüğü Güneş’in kütlesinin 10 ila 100 katı kara deliklerin ölmüş yıldızların kalıntısı olduğunu, Güneş’in kütlesinden milyon kat daha büyük süper kütleli kara deliklerin de çoğu gökadanın merkezinde bulunduğunu biliyor. Ancak, evrende henüz gizemini koruyan kara delikler de var. Güneş’in kütlesinin 100 ila birkaç 100 bin katı arasında değişen büyüklüğe sahip, varlıkları bazen tartışma yaratan, bu orta kütleli kara deliklerin ölçümlenebilmesi çok zor; üstelik nasıl oluştuklarına ilişkin bilgi de çok az. Gökbilimciler bunların da öteki kara delikler gibi davranıp davranmadığını da anlamaya uğraşıyor.
Nature’da, 17 Ağustos’ta yayınlanan, Maryland Üniversitesinden gökbilimciler Dheeraj Pasham (doktora öğrencisi), Richard Mushotzky ve NASA Goodard Uzay Uçuş Merkezi’nden Tod Strohmayer imzalı makale, Dünya’dan 12 milyon ışık yılı uzaklıktaki M82 (ya da Messier 82) Gökadası’nda, Güneş’in yaklaşık 400 katı kütleli bir kara deliğin ölçümlendiğini ve böylece varlığının doğrulandığını duyurdu.
Profesör Richard Mushotzky’ye göre, söz konusu kara delik bu sınıftaki gökcisimleri için çok uygun bir örnek. Mushotzky, “Bu oranlardaki cisimlerin kara delik olması bekleniyordu. Gökbilimciler bunların var olup olmadığını, varsa özelliklerinin ne olduğunu sorguluyordu. Şimdiye dek bu soruları yanıtlayacak bir veri yoktu.” diyor; ve bunun, ekibin çalıştığı kara delik için yapılan ilk ölçüm olmadığını; ancak, bu sınıftan kara deliklerin inandırıcı bir örneğini oluşturmak için, daha kusursuz yapılmış ilk ölçüm olduğunu vurguluyor. Gökbilimciler, 1970’lerden beri orta kütleli kara delik olduğunu düşündükleri birkaç yüz gökcismini gözlemliyorlardı. Ama, bunların kütlesini ölçememişlerdi, bu yüzden de varlığından emin olamadılar. Mushotzky’ye göre, çeşitli nedenlerle bunları anlamak zordu çünkü bu cisimler standart ölçüm yöntemlerine yanıt vermiyordu.
Çekim kuvvetinden ışığın bile kaçamadığı, çok yoğun kütleli gökcisimleri olan kara delikler gerçekte görünür değiller. Ancak, öteki gökcisimleri üzerine uyguladıkları kütlesel çekimin izlenmesiyle keşfedebiliyorlar. Madde, kara delik içine çekilirken, tıpkı bir hortumun çevresinde toplayıp döndürdüğü malzemeler gibi davranır. İşte, kozmik bu maddenin iç hareketi, kara deliklerin parlaklaşmasına neden olan bir sürtünme ve ışık üretiyor.
Pasham; Dünya’ya en yakın, Büyük Ayı Takımyıldızı’nda gözlenen ve fazlaca genç yıldız üreten M82 Gökadası’na odaklandı. 1999’dan başlayarak, NASA’nın uydu teleskopu Chandra X-Işını Gözlemevi, benzer adlandırılmış M82 X-1 parlak cisminden X-ışınlarını M82’de buldu. Mushotzky ve Strohmayer’in de içinde olduğu bir grup gökbilimci yaklaşık 10 yıl boyunca, bu cismin bir orta kütleli kara delik olduğundan şüphelendiyse de kütle büyüklüğüne ilişkin öngörüler, kesin bir kanı için yetersizdi.
Pasham, NASA’nın Rossi X-Işını Zamanlama Kaşifi (RXTE) 2004, 2010 arasında, yaklaşık 800 kez cisimden ışıyan X-ışını fotonlarını kaydederek M82 X-1’i gözlemledi. Her kayıttaki X-ışınlarının dalga boyu ve şiddet haritasını çıkarıp, sonra da bunları birleştiren ve sonuçları inceleyen Pasham, şüpheli kara deliğin halka malzemesi arasında, yinelenen iki ışık parlaması saptadı. Parlamalar, biri saniyede 5,1 kez, öteki de saniyede 3,3 kez (3:2 oranı) oluşan ışık atımlarının ritmik desenini gösterdi.
Mushotzky’e göre, iki ışığın salınımları, pikapta dönen plağın oluklarına yerleşmiş iki toz zerreciği gibiydi: Salınımlar bir müzik vuruşu olsaydı, özel, senkoplu (ritmin azalıyormuş hissi uyandırıp tekrar yükselmesi durumu) bir ritm üretebilirdi (Örn: Beatles’ın Mean Mister Mustard adlı parçasının ritmi 3:2’lik vuruş). Gökbilimciler kara deliğin kütlesini ölçümlemede bu 3:2’lik ışık salınımlarını kullanabilir. Bu yöntem daha küçük kara delikler için kullanılmıştı, ama orta kütleli kara deliklere hiç uygulanmamıştı.
M82 X-1’in, Güneş’in kütlesinin 428 katı olduğunu öngörürken bu salınımları kullanan Pasham için, öncelikle, orta kütleli kara deliklerin gözlemsel olarak varlıklarının onanması gerekiyordu; o ve meslektaşları bunu yaptı. Bu sınıftaki kara deliklerin nasıl oluştuğunu açıklamaksa, bundan sonra, kuramcıların işi.
Rossi teleskopu artık işlevsel değil. NASA Nötron Yıldızı İç Bileşen Kaşifi (NICER) denen yeni X-ışını teleskopunu iki yıl içinde uzaya fırlatmayı planlıyor. Ağustos’un sonundan başlayarak NASA Goddard’da doktora sonrası araştırmacı olarak çalışacak olan Pasham, şimdiden NICER’in keşfedebileceği, altı olası orta kütleli kara delik belirledi bile…
GÖRSEL: M82 Gökadası’nın bu görüntüsü Chandra X-Işını Gözlemevi, Hubble ve Spitzer uzay teleskoplarından verilerin birleşiminden elde edilmiş. Gökada’nın merkezine yaklaşık 2 saat uzaklıktaki, orta kütleli kara delik görüntüdeki en parlak nesne olarak görülüyor.
Credit: NASA/H. Feng et al.