Hubble, Omega Centauri’de nadir görülen kara delik için kanıt buldu

Uluslararası bir gökbilimciler ekibi, gökyüzündeki en büyük ve en parlak küresel küme olan Omega Centauri’nin en iç bölgesindeki yedi hızlı hareket eden yıldızı tespit etmek için NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu’ndan yirmi yılı kapsayan 500’den fazla görüntü kullandı. Bu yıldızlar, orta kütleli bir kara deliğin varlığına dair ikna edici yeni kanıtlar sağlıyor.

Orta kütleli kara delikler (IMBH’ler), kara delik evriminde uzun zamandır aranan bir “kayıp halka”dır. Şimdiye kadar yalnızca birkaç IMBH adayı bulundu. Bilinen kara deliklerin çoğu, büyük galaksilerin çekirdeklerinde bulunan süper kütleli kara delikler gibi aşırı derecede büyük veya nispeten hafiftir, kütleleri güneşin kütlesinin 100 katından azdır.

Kara delikler, insanların farkında olduğu en uç ortamlardan biridir ve bu nedenle fizik yasaları ve evrenin nasıl işlediğine dair anlayışımız için bir test alanıdır. IMBH’ler varsa, ne kadar yaygındırlar? Süper kütleli bir kara delik bir IMBH’den büyür mü? IMBH’ler nasıl oluşur? Yoğun yıldız kümeleri onların tercih ettiği yuva mıdır?

Omega Centauri, Dünya’dan çıplak gözle görülebilir ve güney yarımküredeki yıldız gözlemcilerinin favori gök cisimlerinden biridir. Küme 17.000 ışık yılı uzaklıkta olmasına ve Samanyolu düzleminin hemen üzerinde yer almasına rağmen, karanlık bir kırsal alandan bakıldığında neredeyse dolunay kadar büyük görünür.

Omega Centauri’nin kesin sınıflandırması, onu inceleme yeteneğimiz geliştikçe zamanla evrimleşmiştir. İlk olarak yaklaşık 2000 yıl önce Ptolemy’nin kataloğunda tek bir yıldız olarak listelenmiştir. Edmond Halley, 1677’de onu bir bulutsu olarak bildirmiştir ve 1830’larda İngiliz astronom John Herschel onu küresel küme olarak tanıyan ilk kişi olmuştur.

Küresel kümeler genellikle kütleçekim ile sıkı sıkıya birbirine bağlı 1 milyona kadar eski yıldızdan oluşur ve bizimki de dahil olmak üzere birçok galaksinin hem dış hem de merkez bölgelerinde bulunur. Omega Centauri’nin onu diğer küresel kümelerden ayıran birkaç özelliği vardır: sıradan bir küresel kümeden daha hızlı döner ve şekli oldukça basıktır. Dahası, Omega Centauri diğer büyük küresel kümelerden yaklaşık 10 kat daha büyük kütleye sahiptir, neredeyse küçük bir galaksi kadar kütleye sahiptir.

Omega Centauri, kütleçekimsel olarak bağlı yaklaşık 10 milyon yıldızdan oluşur. Uluslararası bir ekip, kümenin 500’den fazla Hubble görüntüsünü inceleyerek 1,4 milyon yıldızın hızlarını ölçerek bu yıldızların hareketlerinin muazzam bir kataloğunu oluşturdu.

Bu gözlemlerin çoğu bilimsel kullanımdan ziyade Hubble’ın aletlerini kalibre etmek için tasarlanmıştı, ancak ekibin araştırma çabaları için ideal bir veritabanı oldukları ortaya çıktı. Şimdiye kadar herhangi bir yıldız kümesi için en büyük hareket kataloğu olan kapsamlı katalog açık bir şekilde erişilebilir hale getirilecek. Yakında yayınlanacak Astrofizik Dergisi ve makale şu anda mevcut üzerinde arXiv ön baskı sunucusu.

“Orada olmaması gereken yedi yıldız keşfettik,” diye açıkladı bu araştırmaya öncülük eden Almanya’daki Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Maximilian Häberle. “O kadar hızlı hareket ediyorlar ki kümeden kaçmalı ve asla geri dönmemeliler.

“En olası açıklama, çok büyük bir cismin bu yıldızları kütleçekimsel olarak çekmesi ve onları merkeze yakın tutmasıdır. Bu kadar büyük olabilen tek cisim, kütlesi güneşimizin kütlesinin en az 8200 katı olan bir kara deliktir.”

Birkaç çalışma Omega Centauri’de bir IMBH’nin varlığını ileri sürmüştür. Ancak, diğer çalışmalar kütlenin yıldız kütlesindeki kara deliklerin merkezi bir kümesi tarafından sağlanabileceğini ileri sürmüş ve gerekli kaçış hızının üzerinde hızlı hareket eden yıldızların olmamasının IMBH’yi karşılaştırıldığında daha az olası hale getirdiğini ileri sürmüştür.

“Bu keşif, Omega Centauri’deki bir IMBH’nin şimdiye kadarki en doğrudan kanıtıdır,” diye ekledi, çalışmayı başlatan Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden ekip lideri Nadine Neumayer. “Bu heyecan verici çünkü benzer kütleye sahip çok az kara delik biliniyor. Omega Centauri’deki kara delik, kozmik komşuluğumuzdaki bir IMBH’nin en iyi örneği olabilir.”

Doğrulanırsa, 17.000 ışık yılı uzaklığındaki aday kara delik, 26.000 ışık yılı uzaklıktaki Samanyolu’nun merkezindeki 4,3 milyon güneş kütlesindeki kara delikten Dünya’ya daha yakın bir yerde bulunuyor. Galaktik merkezin yanı sıra, aynı zamanda çok sayıda yıldızın büyük bir kara deliğe yakın bir şekilde bağlı olduğu bilinen tek durum da olacak.

Bilim ekibi şimdi kara deliği karakterize etmeyi umuyor. En az 8.200 güneş kütlesi ölçtüğüne inanılsa da, tam kütlesi ve kesin konumu tam olarak bilinmiyor. Ekip ayrıca, ilgili görüş hattı hızlarının ek ölçümlerini gerektiren hızlı hareket eden yıldızların yörüngelerini incelemeyi amaçlıyor.

Ekip, tam da bunu yapmak için NASA/ESA/CSA James Webb Uzay Teleskobu’nda zaman kazandı ve ayrıca diğer gözlemevlerini kullanmak için bekleyen başka teklifleri de var.

Omega Centauri, 500.000’den fazla yıldız içeren ESA’nın Gaia misyonundan yeni yayınlanan verilerin arasında yer alıyordu.

“30 yıl sonra bile, görüntüleme araçlarıyla Hubble Uzay Teleskobu, kalabalık yıldız alanlarında yüksek hassasiyetli astrometri için hâlâ en iyi araçlardan biri. Hubble, bu bölgelerde ESA’nın Gaia misyonu gözlemlerinden daha fazla hassasiyet sağlayabilir.” diyor İtalya Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden (INAF) ve daha önce bu çalışma sırasında Avrupa Uzay Ajansı’nın AURA’sında görev yapmış olan ekip üyesi Mattia Libralato.

“Sonuçlarımız, Hubble’ın yüksek çözünürlüğünü ve hassasiyetini ortaya koyuyor. Bu da bize heyecan verici yeni bilimsel bakış açıları sağlıyor ve küresel kümelerdeki IMBH’ler konusuna yeni bir ivme kazandıracak.”