Karl Schwarzchild, Einstein’ın genel görelilik kuramının alan denklemlerine bir çözüm olarak 1916 yılında kara delikler olasılığını öne sürdü. Astronomlar 20. yüzyılın ortalarında ilk kez kara deliklerin etraflarındaki nesneler ve uzay üzerindeki etkilerini incelemeyi içeren dolaylı yöntemler geliştirdiler. Evrendeki büyük galaksilerin çoğunun kalbinde bulunan süper kütleli kara delikler (SMBH’ler) 1980’lerden bu yana bilimsel çalışmaların konusu olmuştur. Bir SMBH’nin ilk fotoğrafı Event Horizon Telescope (EHT) konsorsiyumu tarafından Nisan 2019’da yayınlandı.
Bu gözlemler, fizik ilkelerini nihai teste tabi tutma ve evreni yaratan güçler hakkında yeni bilgiler sağlama şansı sunuyor. Yakın tarihli bir makale, uluslararası bir araştırma ekibinin ESA’nın Gaia Gözlemevi’nden elde edilen verileri kullanarak tuhaf yörünge özelliklerine sahip güneş benzeri bir yıldız gözlemlediğini iddia ediyor. Araştırmacılar, yörüngesinin özelliklerine dayanarak bunun bir kara delik ikili sisteminin bileşeni olması gerektiği sonucuna vardılar. Bu, galaksimizde önemli sayıda aktif olmayan kara delik olduğunu gösteriyor ve onu güneş sistemimize en yakın kara delik yapıyor.
Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi (CfA) ve Max Planck Astronomi Enstitüsü’ne bağlı bir astronom olan Kareem El-Badry, çalışmanın baş araştırmacısı (MPIA) olarak görev yaptı. CfA, MPIA, Caltech, UC Berkeley, Flatiron Enstitüsü Hesaplamalı Astrofizik Merkezi (CCA), Weizmann Bilim Enstitüsü, Observatoire de Paris, MIT’deki Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü ve çok sayıda başka kurumdan araştırmacılar da ona katıldı. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bulgularını detaylandıran makaleyi yayınlayacak.
El-Badry, Universe Today’e e-posta yoluyla yaptığı açıklamada, bu çalışmaların Samanyolu galaksisindeki normal yıldızlara aktif olmayan kara delik komşuları bulmaya yönelik daha büyük bir çabanın parçası olduğunu söyledi. El-Badry, “Son dört yıldır çeşitli veri setleri ve teknikler kullanarak gizli kara delikler arıyordum” dedi. Daha önceki denemelerim kara delik olarak geçen çok sayıda ikili ortaya çıkarmış olmasına rağmen, bu arama ilk kez sonuç verdi.
El-Badry ve arkadaşları araştırmaları için Avrupa Uzay Ajansı’na (ESA) bağlı Gaia Gözlemevi’nin verilerini kullandılar. Yıldızlar, gezegenler, kuyruklu yıldızlar, asteroitler ve galaksiler de dahil olmak üzere yaklaşık 1 milyar astronomik nesne, yaklaşık on yıl boyunca bu proje tarafından ölçülmüştür. Gaia projesi, nesnelerin Samanyolu’nun merkezi etrafında dönerkenki hareketlerini izleyerek (astrometri olarak bilinen bir süreç) şimdiye kadar yapılmış en hassas 3D uzay kataloğunu oluşturmayı amaçlamaktadır.
El-Badry ve çalışma arkadaşları, araştırmaları için Gaia Veri Yayını 3’teki (GDR3) iki cisim yörüngesine sahip gibi görünen 168.065 yıldızın tamamını inceledi. İnceleme sonucunda Gaia DR3 4373465352415301632 olarak bilinen ve amaçları doğrultusunda Gaia BH1 olarak adlandırdıkları G-tipi (sarı yıldız) bir yıldız keşfettiler. El-Badry ve arkadaşları, gözlemlenen yörünge çözümüne dayanarak bu yıldızın bir kara delik ikilisine sahip olması gerektiği sonucuna vardılar. El-Badry şunları söyledi:
“Yıldızın gökyüzündeki hareketi Gaia ölçümleri tarafından kısıtlanıyor ve bu da yıldızın kara deliğin yörüngesinde bir elips şeklinde döndüğünü gösteriyor. Yörüngenin büyüklüğüne ve periyoduna dayanarak görünmez yoldaşının kütlesine -yaklaşık 10 güneş kütlesi- bir sınır koyabiliriz. Gaia çözümünün doğruluğunu teyit etmek ve kara delik dışı alternatifleri elemek amacıyla yıldızın spektroskopik gözlemlerini yapmak için üç teleskop daha kullandık. Bu, yoldaşın kütlesi üzerindeki kısıtlamalarımızı sıkılaştırmamıza yardımcı oldu ve onun gerçekten “kara” olduğunu gösterdi.
Bilim insanları gözlemlerini desteklemek için çeşitli teleskoplardan Gaia BH1’in radyal hız okumalarını incelediler. W. M. Keck Gözlemevi’ndeki Yüksek Çözünürlüklü Echelle Spektrometresi (HIRES), MPG/ESO teleskobundaki Fiber beslemeli Genişletilmiş Menzilli Optik Spektrograf (FEROS), Çok Büyük Teleskop’taki (VLT) X-Shooter spektrografı, Gemini Çok Nesneli Spektrografları (GMOS), Magellan Echellette (MagE) ve Büyük Gökyüzü Alanı Çok Nesneli Fiber (LAMOST).
Bu ekipmanlarla elde edilen spektrumlar, araştırmacıların dış gezegenleri bulmak için kullanılan tekniğe (Doppler Spektroskopisi) benzer bir teknik olan yörüngesini etkileyen yerçekimi kuvvetlerini görmelerini ve analiz etmelerini sağladı. Bu ilave gözlemler Gaia BH1’in yörünge çözümünü ve yörüngesinde yaklaşık on güneş kütlesinde olduğu tahmin edilen bir yoldaşın varlığını doğruladı. El-Badry’nin de belirttiği gibi bu keşifler, Samanyolu’nda X-ışını emisyonları veya diğer enerjik salınımları nedeniyle görülmeyen ilk kara deliği temsil ediyor olabilir:
“Modellere göre Samanyolu’nda 100 milyon kara delik var. Ancak biz şimdiye kadar bunlardan sadece 20 kadarını gördük. Daha önce gördüklerimizin hepsi “X-ışını ikilileri” olarak bilinen, bir kara deliğin bir ortak yıldızı yuttuğu ve yutulan maddenin yerçekimsel potansiyel enerjisinin bir sonucu olarak X-ışınlarında yoğun bir şekilde yayıldığı şeylerdir. Ancak bu buzdağının sadece görünen kısmı; daha uzak ikililerde gizlenmiş çok daha büyük bir popülasyon olabilir. Gaia BH1’in keşfi bu popülasyona önceden ışık tutuyor.”
Bu sonuçlar, eğer doğrulanırsa, Samanyolu’nun oldukça büyük bir inaktif kara delik popülasyonuna sahip olduğunu gösterecektir. Bununla, parlak diskleri, radyasyon patlamaları ya da kutuplarından gelen hiper hız jetleri olmayan kara delikler kastedilmektedir (genellikle kuasarlarda olduğu gibi). Eğer bunlar galaksimizde yaygınsa, yıldızların ve galaksilerin nasıl evrimleştiği konusunda önemli sonuçları olabilir. Ancak bu özel inaktif kara deliğin bir anomali olması ve genel popülasyonu temsil etmemesi mümkündür.
El-Badry ve çalışma arkadaşları, yayınlanma tarihi henüz bilinmeyen ve beş yıllık nominal görev süresince toplanan tüm verileri içerecek olan Gaia Veri Yayını 4’ü (GDR 4) heyecanla bekliyorlar. Gözlemlenen tüm yıldızlar, çiftler, galaksiler ve dış gezegenler için en son astrometrik, fotometrik ve radyal hız katalogları bu sürümde yer alacaktır. Nominal ve genişletilmiş görevlerden elde edilen veriler beşinci ve son sürümde (GDR 5) yer alacaktır. (tam on yıl).
El-Badry’ye göre, Gaia BH1 tarafından önerilen BH yoldaşı oluşum oranına dayanarak “bir sonraki Gaia veri sürümü düzinelerce benzer sistemin bulunmasını sağlayacaktır”. “Bir öğenin popülasyon hakkında ne anlama geldiğini kesin olarak belirlemek zordur (sadece bir tuhaflık, bir şans olabilir). Daha büyük örneklerle popülasyon demografik araştırması yapmayı dört gözle bekliyoruz.”
Kaynak: phys.org/news
