Kozmik 'Hız Sınırını' 13 Kat Aşan, Kuralları Çiğneyen Kara Delik Teorileri Zorluyor

Küresel - Ekhbary Haber Ajansı

Kozmik 'Hız Sınırını' 13 Kat Aşan, Kuralları Çiğneyen Kara Delik Teorileri Zorluyor

Evrenin erken dönemlerinden kalma, şaşırtıcı derecede açgözlü bir kara delik, evrenin en temel kurallarından bazılarını çiğneyerek astrofizik dünyasında büyük bir heyecan yarattı. ID830 olarak bilinen bu antik, hızlı beslenen kuasar, sadece kara delik büyümesinin "hız sınırını" 13 kat aşmakla kalmıyor, aynı zamanda aşırı X-ışını ve radyo dalgası emisyonları üretiyor. Bu iki özellik, mevcut teorilere göre bir arada bulunmamalıydı, bu da bilim insanlarını evrenin ve içindeki en gizemli nesnelerin nasıl işlediğine dair anlayışlarını yeniden gözden geçirmeye zorluyor.

ID830, aşırı derecede parlak ve aktif bir süper kütleli kara delik (SMBH) olup, kutuplarından muazzam radyasyon jetleri fırlatıyor. Aynı zamanda, neredeyse ışık hızında karanlık ağzının etrafında dönen düşen materyal tarafından üretilen yoğun X-ışını emisyonları yayıyor. Bu nesnenin yaşı ve kütlesi de dikkat çekici. Yaklaşık 12 milyar yıl önce, evrenin mevcut yaşının yaklaşık %15'i kadarken, ID830 zaten 440 milyon güneş kütlesi ağırlığındaydı. Bu, onu Samanyolu galaksimizin kalbindeki SMBH olan Yay A*'dan 100 kat daha büyük yapıyor. Evrenin şafağında bu kadar hızlı ve bu kadar büyük bir kütleye ulaşmış olması, kara delik oluşumu ve evrimi modelleri için büyük bir muamma teşkil ediyor.

Peki, bu kural dışı davranış nasıl mümkün olabilir? The Astrophysical Journal'da 21 Ocak'ta yayınlanan bir makalede, uluslararası bir araştırma ekibi, bir cevap bulmak için ID830'u birden fazla dalga boyunda gözlemledi. Kara delikler, evrenin en doymak bilmez yiyicileridir, ancak bu "canavarların" bile bir beslenme sınırı vardır. Gaz ve tozu çektikçe, bu materyal dönen bir birikim diskinde toplanır. Kütle çekimi materyali diskten kara deliğe çeker, ancak düşen materyal, dışarı doğru iten ve daha fazla şeyin düşmesini engelleyen radyasyon basıncı üretir. Sonuç olarak, kara delikler Eddington limiti adı verilen kendi kendini düzenleyen bir süreçle "dizginlenir".

Yine de, kara delikler bu limiti geçici olarak aşabilir ve süper-Eddington limiti denilen hızlı büyüme atakları yaşayabilir. Araştırmacılar, bu kozmik oburluk için birden fazla mekanizma öneriyor. Örneğin, çalışmaya dahil olmayan Austin Texas Üniversitesi'nden gökbilimci Anthony Taylor, Live Science'a e-posta yoluyla yaptığı açıklamada, "radyasyon basıncı birikmeden ve birikim oranını sınırlamadan önce bir kara deliğin kısa bir süre için Eddington limitinden daha hızlı madde tüketmesi kesinlikle mümkün olmalıdır" dedi. Alternatif olarak, bir kara delik ekvatoru etrafındaki bir diskten madde tüketirken, dışa doğru radyasyon basıncı kutuplarından maddeyi dışarı atabilir. Taylor, "Bu durumda, radyasyon basıncı madde akışına doğrudan karşı çıkmaz, böylece Eddington limitinin aşılmasına izin verir. Bunun işe yarayabileceği çeşitli geometriler var!" diye ekledi.

Süper-Eddington mekaniği, SMBH büyüme modellerini erken evren gözlemlerinin genişleyen bir kataloğuyla uzlaştırmaya yardımcı olabilir. Olağanüstü kızılötesi hassasiyetiyle James Webb Uzay Teleskobu (JWST), SMBH'lerin şaşırtıcı derecede hızlı ve şaşırtıcı derecede erken büyüdüğünü ortaya koyarak tüm beklentileri boşa çıkardı. Peki, SMBH'ler bu kadar hızlı nasıl bu kadar büyüdü? Bazı bilim insanları, kozmik tarihin ilk ve en büyük yıldızları olan Popülasyon III yıldızlarının çökerek 1.000 veya daha fazla güneş kütlesine sahip kara delik "tohumları" ürettiğini öne sürüyor. Ancak bu devasa tohumların bile, gözlemlenen boyutlarına ulaşmak için 650 milyon yıldan fazla bir süre Eddington limitinde beslenmeleri gerekirdi. Bu başarı, bu kadar uzun süreli bir oburluğu sürdürmek için gereken muazzam gaz miktarları da dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle imkansız görünebilir.

Araştırmacılar, ID830'un büyüme hızını ultraviyole (UV) ve X-ışını dalga boylarındaki parlaklığını ölçerek hesapladılar. X-ışını parlaklığı, ID830'un Eddington limitinin yaklaşık 13 katı oranında kütle biriktirdiğini gösteriyor. Bu durum, ID830'un çok yakına gelen bir gök cismini parçalayıp yutmasıyla meydana gelmiş olabilecek ani bir gaz akışı patlamasından kaynaklanıyor olabilir. Çalışmanın ortak yazarı ve Tokyo'daki Waseda Üniversitesi'nden gözlemsel astronom Sakiko Obuchi, Live Science'a e-posta yoluyla yaptığı açıklamada, "ID830 gibi devasa bir SMBH için bu, normal (ana dizi) bir yıldız değil, daha büyük bir dev yıldız veya devasa bir gaz bulutu gerektirir" dedi. Obuchi, bu tür süper-Eddington fazlarının inanılmaz derecede kısa olabileceğini, "bu geçiş fazının yaklaşık 300 yıl sürmesinin beklendiğini" ekledi.

ID830 ayrıca eş zamanlı olarak radyo ve X-ışını emisyonları da sergiliyor. Bu iki özelliğin bir arada bulunması beklenmiyor, özellikle de süper-Eddington birikiminin bu tür emisyonları bastırdığı düşünülüyor. Araştırmacılar bir açıklamada, "Bu beklenmedik kombinasyon, aşırı birikim ve jet fırlatma modellerinin henüz tam olarak yakalayamadığı fiziksel mekanizmalara işaret ediyor" dedi. Yani ID830 devasa radyo jetleri fırlatırken, X-ışını emisyonları, birikim diskinden gelen yoğun manyetik alanların, turboşarjlı parçacıklardan oluşan ince ama türbülanslı milyar derecelik bir bulut oluşturduğu bir "korona" yapısından kaynaklanıyor gibi görünüyor. Bu parçacıklar, NASA'nın "evrendeki en aşırı fiziksel ortamlardan biri" olarak adlandırdığı yerde, neredeyse ışık hızında kara deliğin etrafında dönüyor.

ID830'un kuralları çiğneyen davranışları, onun aşırı tüketim ve atılımın nadir bir geçiş aşamasında olduğunu gösteriyor. Bu inanılmaz beslenme patlaması, hem jetlerini hem de koronayı enerjilendirerek, ID830'un aşırı radyasyonu püskürterek birden fazla dalga boyunda parlak bir şekilde parlamasına neden oldu. Ayrıca, UV parlaklık analizine dayanarak, ID830 gibi kuasarların beklenmedik şekilde yaygın olabileceğini belirtti araştırmacılar. Modeller, kuasarların sadece yaklaşık %10'unun muhteşem radyo jetlerine sahip olduğunu tahmin ediyor, ancak bu enerjik nesneler erken evrende daha önce önerilenden önemli ölçüde daha bol olabilir.

En önemlisi, ID830 aynı zamanda SMBH'lerin erken evrendeki galaksi büyümesini nasıl düzenleyebileceğini de gösteriyor. Bir kara delik, süper-Eddington limitinde madde yuttuğunda, ortaya çıkan emisyonlardan gelen enerji, yıldızlararası ortamdaki (yıldızlar arasındaki gaz) maddeyi ısıtıp dağıtabilir ve yıldız oluşumunu baskılayabilir. Sonuç olarak, ID830 gibi antik SMBH'ler, ev sahibi galaksilerinin pahasına devasa boyutlara ulaşmış olabilir. Obuchi, "Eğer süper-Eddington kara delikleri düşündüğümüzden daha yaygınsa, bu muhtemelen erken evrendeki nesnelerin nasıl şekillendiğine dair anlayışımızda hala büyük boşluklar olduğu anlamına geliyor. Bu keşif, James Webb Uzay Teleskobu'ndan gelen ve antik evrendeki yıldızların, galaksilerin ve kara deliklerin teorinin söylediğinden çok daha büyük ve daha olgun göründüğünü gösteren büyüyen bir kanıt yığınına ekleniyor" dedi.

Ekhbary Haber Ajansı