Gökbilimciler Dünya’ya en yakın kara deliği keşfetti

Kara delikler, evrendeki en uç nesnelerdir. Bu hayal edilemeyecek kadar yoğun nesnelerin süper kütleli versiyonları muhtemelen tüm büyük galaksilerin merkezlerinde bulunur. Güneş kütlesinin yaklaşık beş ila 100 katı ağırlığında olan yıldız kütleli kara delikler, yalnızca Samanyolu’nda tahmini 100 milyon ile çok daha yaygındır.

Bununla birlikte, bugüne kadar sadece bir avuç doğrulandı ve bunların neredeyse tamamı “aktif” – yani hareketsiz karadeliklerin aksine, yakındaki bir yıldız arkadaşından malzeme tüketirken X-ışınlarında parlak bir şekilde parlıyorlar.

NSF’ye bağlı NOIRLab tarafından işletilen Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin ikiz teleskoplarından biri olan Hawaii’deki Gemini North teleskobunu kullanan gökbilimciler, araştırmacıların Gaia BH1 adını verdikleri, Dünya’ya en yakın kara deliği keşfettiler. Bu uyuyan kara delik, Güneş kütlesinin yaklaşık 10 katı ağırlığında ve Yılancı takımyıldızında yaklaşık 1.600 ışıkyılı uzaklıkta yer alıyor ve bu da onu, Tekboynuz takımyıldızındaki bir X-ışını ikilisi olan önceki rekor sahibine göre Dünya’ya üç kat daha yakın yapıyor. .

Yeni keşif, kara deliğin yol arkadaşının, kara deliğin yörüngesinde Dünya’nın güneş etrafındaki yörüngesiyle yaklaşık olarak aynı mesafede dönen güneş benzeri bir yıldızın hareketinin enfes gözlemlerinin yapılmasıyla mümkün oldu.

Astrofizik Merkezi’nde bir astrofizikçi olan Kareem El-Badry, “Güneş sistemini alın, güneşin olduğu yere bir kara delik ve Dünya’nın olduğu yere bir kara delik koyun ve bu sistemi elde edin” dedi. Harvard & Smithsonian ve Max Planck Astronomi Enstitüsü ve bu keşfi açıklayan makalenin baş yazarı.

“Bunun gibi birçok sistem tespiti iddia edilmiş olsa da, hemen hemen tüm bu keşifler daha sonra çürütüldü. Bu, galaksimizdeki yıldız kütleli bir kara deliğin etrafında geniş bir yörüngede güneş benzeri bir yıldızın ilk kesin tespitidir.”

Samanyolu Galaksisi’nde dolaşan muhtemelen milyonlarca yıldız kütleli kara delik olmasına rağmen, tespit edilenlerden birkaçı, bir eşlik eden yıldızla olan enerjik etkileşimleri tarafından ortaya çıkarıldı. Yakındaki bir yıldızdan gelen malzeme kara deliğe doğru spiraller çizerken, aşırı ısınır ve güçlü X-ışınları ve malzeme jetleri üretir. Bir kara delik aktif olarak beslenmiyorsa (yani uykudaysa), basitçe çevresiyle karışır.

El-Badry, “Son dört yıldır çok çeşitli veri kümeleri ve yöntemler kullanarak uyuyan kara delikler arıyordum” dedi. “Önceki girişimlerim -diğerlerinin yanı sıra- kara delikler gibi görünen bir ikili sistem koleksiyonunu ortaya çıkardı, ancak bu, aramanın meyve verdiği ilk sefer.”

Ekip, Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uzay aracından gelen verileri analiz ederek sistemin potansiyel olarak bir kara deliğe ev sahipliği yaptığını belirledi. Gaia, görünmeyen devasa bir cismin yerçekiminin neden olduğu yıldızın hareketindeki ufak düzensizlikleri yakaladı. Sistemi daha ayrıntılı incelemek için El-Badry ve ekibi, Gemini North’daki, kara deliğin yörüngesinde dönen yoldaş yıldızın hızını ölçen ve yörünge periyodunun kesin ölçümünü sağlayan Gemini Çok Nesneli Spektrograf cihazına yöneldi.

İkizler izleme gözlemleri, yörünge hareketini ve dolayısıyla ikili sistemdeki iki bileşenin kütlelerini sınırlamak için çok önemliydi ve ekibin merkezi gövdeyi güneşimizden yaklaşık 10 kat daha büyük bir kara delik olarak tanımlamasına izin verdi.

El-Badry, “İkizler izleme gözlemlerimiz, ikili sistemin normal bir yıldız ve en az bir hareketsiz kara delik içerdiğini makul şüphenin ötesinde doğruladı” dedi. “En az bir kara delik içermeyen sistemin gözlemlenen yörüngesini açıklayabilecek makul bir astrofizik senaryo bulamadık.”

Ekip, yalnızca Gemini North’un mükemmel gözlem yeteneklerine değil, aynı zamanda Gemini’nin takip gözlemlerini gerçekleştirmek için yalnızca kısa bir pencereye sahip olduğundan, sıkı bir son teslim tarihine ilişkin veri sağlama yeteneğine de güveniyordu.

“Sistemin bir kara delik içerdiğine dair ilk göstergeleri aldığımızda, iki nesnenin yörüngelerinde en yakın mesafeye gelmeden önce sadece bir haftamız vardı. Bu noktada ölçümler, ikili bir sistemde doğru kütle tahminleri yapmak için çok önemlidir.” dedi El-Badry. “Gemini’nin hızlı geri dönüş gözlemleri sağlama yeteneği, projenin başarısı için kritik öneme sahipti. Bu dar pencereyi kaçırmış olsaydık, bir yıl daha beklemek zorunda kalırdık.”

Gökbilimcilerin ikili sistemlerin evrimine ilişkin mevcut modelleri, Gaia BH1 sisteminin kendine özgü konfigürasyonunun nasıl ortaya çıkmış olabileceğini açıklamakta zorlanıyor. Spesifik olarak, daha sonra yeni tespit edilen kara deliğe dönüşen progenitör yıldız, güneşimizden en az 20 kat daha büyük olurdu.

Bu, yalnızca birkaç milyon yıl yaşayabileceği anlamına gelir. Her iki yıldız da aynı anda oluşmuş olsaydı, bu büyük yıldız hızla bir süperdev haline dönüşecek, diğer yıldızı şişirecek ve güneşimiz gibi uygun, hidrojen yakan, ana dizi yıldızı haline gelmeden önce onu yutacaktı.

Güneş kütleli yıldızın, kara delik ikili gözlemlerinin gösterdiği gibi, görünüşte normal bir yıldız olarak sona ererek bu bölümden nasıl kurtulduğu hiç açık değil. Hayatta kalmaya izin veren teorik modellerin tümü, güneş kütleli yıldızın gerçekte gözlemlenenden çok daha dar bir yörüngede olması gerektiğini tahmin ediyor.

Bu, kara deliklerin ikili sistemlerde nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair anlayışımızda önemli boşluklar olduğunu gösterebilir ve ayrıca ikili sistemlerde henüz keşfedilmemiş bir uykuda kara delik popülasyonunun varlığını düşündürür.

El-Badry, “Bu sistemin standart ikili evrim modelleri tarafından kolayca barındırılmaması ilginçtir” dedi. “Bu ikili sistemin nasıl oluştuğuna ve bu uyuyan kara deliklerden kaç tanesinin orada olduğuna dair birçok soru ortaya koyuyor.”

Uzay ve yer tabanlı gözlemevleri ağının bir parçası olarak Gemini North, yalnızca bugüne kadarki en yakın kara delik için güçlü kanıtlar sağlamakla kalmadı, aynı zamanda karadelikle etkileşime giren olağan sıcak gazla düzenli olmayan ilk bozulmamış kara delik sistemini de sağladı. “dedi NSF Gemini Program Sorumlusu Martin Still.

“Bu, potansiyel olarak Galaksimizde öngörülen uyuyan kara delik popülasyonunun gelecekteki keşiflerinin habercisi olsa da, gözlemler aynı zamanda çözülmesi gereken bir gizem bırakıyor – egzotik komşusu ile ortak bir tarihe rağmen, bu ikili sistemdeki eşlik eden yıldız neden bu kadar normal?”