Gökbilimciler Pazartesi günü, görünür evrendeki belki de en aç, en parlak nesneyi, her gün bir yıldızı yutan süper kütleli bir kara deliği keşfettiklerini iddia ettiler. Bu, zamanın başlangıcında, 11 milyar yıl önce, yılda 370 güneşin kozmik bir boğazda kaybolmasına eşdeğer bir kütle olacaktır.
Aslında geğirme.
Avustralya Ulusal Üniversitesi'nden Christian Wolf ve Avustralya ve Avrupa'dan meslektaşları, Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir makalede, J0529-4351 adlı yeni keşfedilen kuasarın merkezindeki nesneyi “evrendeki en hızlı büyüyen kara delik” olarak adlandırdı.
Tahminlerine göre bu kara delik şimdiye kadar bulunan en büyük kara deliklerden biriydi: Güneş'ten 17 milyar kat daha büyük.
Ancak diğer astrofizikçiler sonuçtan şüphe duydular ve yeni kuasarın kütlesini ve parlaklığını tahmin etmek için kullanılan yöntemleri sorguladılar. Hesaplamaların kesin olamayacak kadar belirsiz olduğunu söylediler. Chicago Üniversitesi'nden teorik astrofizikçi Daniel Holz, “Doğru değere sahip olabilirler, ancak gerçek kütlenin biraz daha az olduğu ortaya çıkarsa diğer gözlemcilerin şok olacağını sanmıyorum” dedi.
“Bu aşırı bir nesne gibi görünüyor” dedi. Ancak şunları ekledi: “Bunun gökyüzündeki en parlak kuasar olduğu ortaya çıkarsa şok olurdum.”
Princeton Üniversitesi'nde astrofizik profesörü Jenny Greene, sonucu “sevimli” olarak nitelendirdi.
“Bir şeyin en parlak kısmını seçmek güzel” dedi.
Yine de Dr. ile aynı fikirdeydi. Holz şunları söyledi: “Kuazarların tarihsel değişkenliği göz önüne alındığında, bu kuasar ile diğer kuasarlar arasındaki parlaklık farkının o kadar da büyük olduğunu düşünmüyorum. Bu nesnenin aslında diğerlerinden daha parlak olduğu açık değil.”
Berkeley'deki California Üniversitesi'nden astrofizikçi Chung-Pei Ma, bu kara delik kütlelerinin tahmininin iki ya da üç kat sapabileceği, “fizibilite konusunda uykusuz kalamayacak kadar büyük” olduğu sonucuna vardı. “Kozmolojik modeller.”
Bu, nasıl ortaya çıkarsa çıksın, şaşırtıcı derecede büyük sayılar hakkında bir hikaye.
“Astronomide her zaman en büyüğü, en parlakı, en genci, en yaşlıyı vs. aradığımız garip bir oyun var” dedi Dr. Bir e-postada Wood. “Rekor kıran nesneler evren hakkında bilgi edinmenin etkili bir yoludur. Aşırılıklar, bir sorunun ana hatlarını aydınlatmaya ve teorilerimizi sınırlarına (veya ötesine) itmeye yardımcı olur.
Kuasarlar ve kara delikler için de durum aynıdır. Kuasarlar gökyüzündeki yıldızlara benzeyen uzak nesnelerdir. 1960'larda, içinde bulundukları galaksideki tüm yıldızları gölgede bırakan inanılmaz enerji akışları yaydıkları keşfedildi.
Gökbilimciler artık tüm bu enerjinin dev kara deliklere düşen maddeler tarafından üretildiği sonucuna vardılar. Tıpkı bir küvetin anında boşalamaması gibi, madde de kozmik drenaja ancak kara deliğin boyutuna bağlı olan Eddington sınırı adı verilen bir oranda kaybolabilir. Geri kalanlar bir tür kıyamet merkezinin, enerji yayan, dönen, ışıltılı bir diskin içinde sıkışıp kalmış durumdalar. Bu da ismine rağmen kara delikleri evrendeki en parlak nesneler haline getiriyor.
Yıldızlara benzedikleri için kuasarları gökyüzünde bulmak zordur. Dr. Kendini işine adamış bir kuasar avcısı olan Wolf, bir e-postasında avdan keyif aldığını söyledi. “Bu beni yeniden çocuk gibi hissettiriyor” diye yazdı.
Bu durumda kuasar, 2013 yılında fırlatılmasından bu yana milyarlarca yıldızın konumlarını ve özelliklerini haritalandıran Avrupa Uzay Ajansı'nın Gaia uzay aracının veri tabanında açıkça saklanıyordu.
Dr. Wolf ve ekibi, Avustralya'daki Siding Spring Gözlemevi'nde bir teleskopla gözlemledikten sonra onu bir kuasar olarak tanımladılar. Avrupa Güney Gözlemevi'nin Şili'deki La Silla'daki Çok Büyük Teleskobu ile yapılan daha sonraki spektrografik ölçümler, birikim diskinin boyutunu ve içindeki gazın hızını tahmin etmelerine olanak sağladı.
Bu da onların, kara deliğin yaklaşık 17 milyar güneş kütlesine sahip olduğu ve büyüklüğü veya kütlesi nedeniyle Eddington sınırında kütlesinin olabildiğince hızlı bir şekilde arttığı sonucuna varmalarına yol açtı.
Gökbilimciler makalelerinde “Bu işlem sırasında, birikim diski tek başına 365 ila 640 trilyon güneşin çıktısına karşılık gelen radyasyon enerjisini serbest bırakıyor” diye yazıyor. Çok Büyük Teleskoptaki Yerçekimi adı verilen yeni yüksek çözünürlüklü cihazın güncellenmiş bir versiyonu ve şu anda Şili'de yapım aşamasında olan Avrupa Aşırı Büyük Teleskobu ile yakın zamanda daha iyi sonuçlar elde etmeyi umuyorlar.
Dr. Wolf, erken evrendeki bu uzak kara deliklerin kütlelerine ilişkin herhangi bir tahminin aslında belirsiz olmaktan uzak olduğunu kabul etti ve yeni araçların, dönen fırtına diskinin gerçekten iyi tanımlanmış bir görüntüsünü elde edebilmesi ve bunun da doğru bir görüntü elde edebilmesi gerektiğini söyledi. Kara delik kütle taşır. “Bu, en yüksek ve en uç noktada kullandığımız ölçeği kontrol ediyor ve şu anda güvendiğimiz tüm bu tahminler hakkındaki tartışmanın çözümlenmesine yardımcı olabilir” dedi. “Bu kesinlikle kozmoloji için önemli bir adım olacak.”
Karşılaştırma yapmak gerekirse, Samanyolu'nun merkezindeki kara delik Güneş'ten yalnızca dört milyon kat daha büyüktür ve Başak burcundaki dev galaksi M87'nin merkezinde görülen kara delik Güneş'ten 6,5 milyar kat daha büyüktür.
Evrenin tarihinin erken dönemlerinde, Büyük Patlama'dan sadece bir milyar veya iki yıl sonra, galaksilerdeki süper kütleli kara deliklerin yakın zamanda keşfedilmesi, onların nasıl bu kadar hızlı büyüdükleri konusundaki tartışmayı alevlendirdi. Gökbilimciler uzun zamandır evrenin yalnızca 100 milyon yaşında olduğu dönemde, ilk yıldızların yanması, patlaması ve Güneş'in birkaç düzine katı büyüklükte kara deliklere dönüşmesiyle kara deliklerle dolu hale geldiğini teorileştirdiler. Prensip olarak, kozmik zamanda, diğer kara deliklerle birleşerek, gaz biriktirerek ve ara sıra çok yaklaşan yıldızları yiyerek hemen hemen tüm galaksilerin merkezlerinde bulunan canavarlara dönüşebilirler.
Gözlemlenen büyüme oranında Dr. Wolf, kuasarın kara deliği her 30 milyon yılda bir ikiye katlanacak ve Büyük Patlama'dan sonraki üç milyar yıl içinde kara deliğin kütlesi 17 milyar güneşe çıkacaktı.
Ancak kara deliklerin aslında her zaman maksimum hızlarında büyümeleri pek olası değil diye devam etti. Kara deliklerin Eddington sınırlarına yalnızca bir parti düzenlenmek üzereyken geçici olarak ulaştığını buldu. James Webb Uzay Teleskobu gibi teleskoplar tarafından evrenin erken dönemlerinde çok daha büyük kara delikler keşfedildi, ancak hiçbiri J0529-4351 kadar parlak değil.
Bu, bazı gökbilimcilerin bu kara deliklerin çoğunun ilkel bir kökene sahip olduğundan şüphelenmesine yol açtı; bu da onların yıldızlardan ve galaksilerden önce var oldukları ve başlangıçta çok büyük oldukları anlamına geliyor.
“Benim kendi sonucum, kara deliklerin galaksilerden önce oluştuğu ve bunun tersi değil, galaksilerin etrafında oluştuğu tohumlar olduğu yönünde” dedi Dr. Kurt.
“Bu onlarca yıl önce önerildi ama ana akım olamayacak kadar çılgınca görüldü” dedi. Ancak yeni James Webb Uzay Teleskobu'ndan elde edilen sonuçlar bu fikre biraz canlılık kazandırdı. “Çok heyecan verici bir zaman” dedi Dr. Kurt.
Aslında geğirme.
Avustralya Ulusal Üniversitesi'nden Christian Wolf ve Avustralya ve Avrupa'dan meslektaşları, Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bir makalede, J0529-4351 adlı yeni keşfedilen kuasarın merkezindeki nesneyi “evrendeki en hızlı büyüyen kara delik” olarak adlandırdı.
Tahminlerine göre bu kara delik şimdiye kadar bulunan en büyük kara deliklerden biriydi: Güneş'ten 17 milyar kat daha büyük.
Ancak diğer astrofizikçiler sonuçtan şüphe duydular ve yeni kuasarın kütlesini ve parlaklığını tahmin etmek için kullanılan yöntemleri sorguladılar. Hesaplamaların kesin olamayacak kadar belirsiz olduğunu söylediler. Chicago Üniversitesi'nden teorik astrofizikçi Daniel Holz, “Doğru değere sahip olabilirler, ancak gerçek kütlenin biraz daha az olduğu ortaya çıkarsa diğer gözlemcilerin şok olacağını sanmıyorum” dedi.
“Bu aşırı bir nesne gibi görünüyor” dedi. Ancak şunları ekledi: “Bunun gökyüzündeki en parlak kuasar olduğu ortaya çıkarsa şok olurdum.”
Princeton Üniversitesi'nde astrofizik profesörü Jenny Greene, sonucu “sevimli” olarak nitelendirdi.
“Bir şeyin en parlak kısmını seçmek güzel” dedi.
Yine de Dr. ile aynı fikirdeydi. Holz şunları söyledi: “Kuazarların tarihsel değişkenliği göz önüne alındığında, bu kuasar ile diğer kuasarlar arasındaki parlaklık farkının o kadar da büyük olduğunu düşünmüyorum. Bu nesnenin aslında diğerlerinden daha parlak olduğu açık değil.”
Berkeley'deki California Üniversitesi'nden astrofizikçi Chung-Pei Ma, bu kara delik kütlelerinin tahmininin iki ya da üç kat sapabileceği, “fizibilite konusunda uykusuz kalamayacak kadar büyük” olduğu sonucuna vardı. “Kozmolojik modeller.”
Bu, nasıl ortaya çıkarsa çıksın, şaşırtıcı derecede büyük sayılar hakkında bir hikaye.
“Astronomide her zaman en büyüğü, en parlakı, en genci, en yaşlıyı vs. aradığımız garip bir oyun var” dedi Dr. Bir e-postada Wood. “Rekor kıran nesneler evren hakkında bilgi edinmenin etkili bir yoludur. Aşırılıklar, bir sorunun ana hatlarını aydınlatmaya ve teorilerimizi sınırlarına (veya ötesine) itmeye yardımcı olur.
Kuasarlar ve kara delikler için de durum aynıdır. Kuasarlar gökyüzündeki yıldızlara benzeyen uzak nesnelerdir. 1960'larda, içinde bulundukları galaksideki tüm yıldızları gölgede bırakan inanılmaz enerji akışları yaydıkları keşfedildi.
Gökbilimciler artık tüm bu enerjinin dev kara deliklere düşen maddeler tarafından üretildiği sonucuna vardılar. Tıpkı bir küvetin anında boşalamaması gibi, madde de kozmik drenaja ancak kara deliğin boyutuna bağlı olan Eddington sınırı adı verilen bir oranda kaybolabilir. Geri kalanlar bir tür kıyamet merkezinin, enerji yayan, dönen, ışıltılı bir diskin içinde sıkışıp kalmış durumdalar. Bu da ismine rağmen kara delikleri evrendeki en parlak nesneler haline getiriyor.
Yıldızlara benzedikleri için kuasarları gökyüzünde bulmak zordur. Dr. Kendini işine adamış bir kuasar avcısı olan Wolf, bir e-postasında avdan keyif aldığını söyledi. “Bu beni yeniden çocuk gibi hissettiriyor” diye yazdı.
Bu durumda kuasar, 2013 yılında fırlatılmasından bu yana milyarlarca yıldızın konumlarını ve özelliklerini haritalandıran Avrupa Uzay Ajansı'nın Gaia uzay aracının veri tabanında açıkça saklanıyordu.
Dr. Wolf ve ekibi, Avustralya'daki Siding Spring Gözlemevi'nde bir teleskopla gözlemledikten sonra onu bir kuasar olarak tanımladılar. Avrupa Güney Gözlemevi'nin Şili'deki La Silla'daki Çok Büyük Teleskobu ile yapılan daha sonraki spektrografik ölçümler, birikim diskinin boyutunu ve içindeki gazın hızını tahmin etmelerine olanak sağladı.
Bu da onların, kara deliğin yaklaşık 17 milyar güneş kütlesine sahip olduğu ve büyüklüğü veya kütlesi nedeniyle Eddington sınırında kütlesinin olabildiğince hızlı bir şekilde arttığı sonucuna varmalarına yol açtı.
Gökbilimciler makalelerinde “Bu işlem sırasında, birikim diski tek başına 365 ila 640 trilyon güneşin çıktısına karşılık gelen radyasyon enerjisini serbest bırakıyor” diye yazıyor. Çok Büyük Teleskoptaki Yerçekimi adı verilen yeni yüksek çözünürlüklü cihazın güncellenmiş bir versiyonu ve şu anda Şili'de yapım aşamasında olan Avrupa Aşırı Büyük Teleskobu ile yakın zamanda daha iyi sonuçlar elde etmeyi umuyorlar.
Dr. Wolf, erken evrendeki bu uzak kara deliklerin kütlelerine ilişkin herhangi bir tahminin aslında belirsiz olmaktan uzak olduğunu kabul etti ve yeni araçların, dönen fırtına diskinin gerçekten iyi tanımlanmış bir görüntüsünü elde edebilmesi ve bunun da doğru bir görüntü elde edebilmesi gerektiğini söyledi. Kara delik kütle taşır. “Bu, en yüksek ve en uç noktada kullandığımız ölçeği kontrol ediyor ve şu anda güvendiğimiz tüm bu tahminler hakkındaki tartışmanın çözümlenmesine yardımcı olabilir” dedi. “Bu kesinlikle kozmoloji için önemli bir adım olacak.”
Karşılaştırma yapmak gerekirse, Samanyolu'nun merkezindeki kara delik Güneş'ten yalnızca dört milyon kat daha büyüktür ve Başak burcundaki dev galaksi M87'nin merkezinde görülen kara delik Güneş'ten 6,5 milyar kat daha büyüktür.
Evrenin tarihinin erken dönemlerinde, Büyük Patlama'dan sadece bir milyar veya iki yıl sonra, galaksilerdeki süper kütleli kara deliklerin yakın zamanda keşfedilmesi, onların nasıl bu kadar hızlı büyüdükleri konusundaki tartışmayı alevlendirdi. Gökbilimciler uzun zamandır evrenin yalnızca 100 milyon yaşında olduğu dönemde, ilk yıldızların yanması, patlaması ve Güneş'in birkaç düzine katı büyüklükte kara deliklere dönüşmesiyle kara deliklerle dolu hale geldiğini teorileştirdiler. Prensip olarak, kozmik zamanda, diğer kara deliklerle birleşerek, gaz biriktirerek ve ara sıra çok yaklaşan yıldızları yiyerek hemen hemen tüm galaksilerin merkezlerinde bulunan canavarlara dönüşebilirler.
Gözlemlenen büyüme oranında Dr. Wolf, kuasarın kara deliği her 30 milyon yılda bir ikiye katlanacak ve Büyük Patlama'dan sonraki üç milyar yıl içinde kara deliğin kütlesi 17 milyar güneşe çıkacaktı.
Ancak kara deliklerin aslında her zaman maksimum hızlarında büyümeleri pek olası değil diye devam etti. Kara deliklerin Eddington sınırlarına yalnızca bir parti düzenlenmek üzereyken geçici olarak ulaştığını buldu. James Webb Uzay Teleskobu gibi teleskoplar tarafından evrenin erken dönemlerinde çok daha büyük kara delikler keşfedildi, ancak hiçbiri J0529-4351 kadar parlak değil.
Bu, bazı gökbilimcilerin bu kara deliklerin çoğunun ilkel bir kökene sahip olduğundan şüphelenmesine yol açtı; bu da onların yıldızlardan ve galaksilerden önce var oldukları ve başlangıçta çok büyük oldukları anlamına geliyor.
“Benim kendi sonucum, kara deliklerin galaksilerden önce oluştuğu ve bunun tersi değil, galaksilerin etrafında oluştuğu tohumlar olduğu yönünde” dedi Dr. Kurt.
“Bu onlarca yıl önce önerildi ama ana akım olamayacak kadar çılgınca görüldü” dedi. Ancak yeni James Webb Uzay Teleskobu'ndan elde edilen sonuçlar bu fikre biraz canlılık kazandırdı. “Çok heyecan verici bir zaman” dedi Dr. Kurt.