Benzerlerinden daha yavaş dönen dev bir kara delik

Gökbilimciler, kara deliklerin iki temel özelliğinden biri olan kara deliğin dönüşünün rekor kıran bir ölçümünü yaptılar. NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi, bu kara deliğin daha küçük kuzenlerinin çoğundan daha yavaş döndüğünü gösteriyor.

Bu, doğru bir dönüş ölçümüne sahip en büyük kara deliktir ve evrenin en büyük kara deliklerinden bazılarının nasıl büyüdüğü hakkında ipuçları verir.

Süper kütleli kara delikler, Güneş’ten milyonlarca hatta milyarlarca kat daha fazla kütleye sahiptir. Gökbilimciler, neredeyse her büyük galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik olduğunu düşünüyor. Süper kütleli kara deliklerin varlığı tartışmalı olmasa da, bilim adamları hala nasıl büyüdüklerini ve geliştiklerini anlamak için çalışıyorlar. Kritik bir bilgi parçası, kara deliklerin ne kadar hızlı döndüğüdür.

İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi Astronomi Enstitüsü’nden (IoA) Julia Sisk-Reynes, yeni çalışmaya öncülük eden “Her kara delik sadece iki sayı ile tanımlanabilir: dönüşü ve kütlesi” dedi. “Bu kulağa oldukça basit gelse de, çoğu kara delik için bu değerleri bulmanın inanılmaz derecede zor olduğu kanıtlandı.”

Bu sonuç için araştırmacılar, H1821+643 olarak bilinen bir kuasarda kara deliğin etrafında dönen bir malzeme diskinden yansıyan X-ışınlarını gözlemlediler. Kuasarlar, karadeliğin etrafındaki küçük bir bölgede büyük miktarda radyasyon üreten, hızla büyüyen süper kütleli kara delikler içerir. Dünya’dan yaklaşık 3.4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bir gökada kümesinde yer alan H1821+643’ün kara deliği, yaklaşık üç ila 30 milyar güneş kütlesi arasındadır ve bu onu bilinen en büyük kütlelilerden biri yapar. Buna karşılık, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik yaklaşık dört milyon Güneş ağırlığındadır.

Kara deliğin yakınındaki güçlü yerçekimi kuvvetleri, farklı enerjilerdeki X-ışınlarının yoğunluğunu değiştirir. Değişiklik ne kadar büyük olursa, diskin iç kenarı, olay ufku olarak bilinen kara deliğin geri dönüşü olmayan noktaya o kadar yakın olmalıdır. Dönen bir kara delik, etrafındaki boşluğu sürüklediği ve maddenin dönmeyen bir kara delik için mümkün olandan daha yakın yörüngeye girmesine izin verdiği için, X-ışını verileri kara deliğin ne kadar hızlı döndüğünü gösterebilir.

Yine IoA’dan ortak yazar Christopher Reynolds, “H1821+643’teki kara deliğin, ağırlığı yaklaşık bir milyon ila on milyon güneş arasındaki çoğu kara deliğin yaklaşık yarısı kadar hızlı döndüğünü bulduk” dedi. “Milyon dolarlık soru şu: neden?”

Cevap, bu süper kütleli kara deliklerin nasıl büyüyüp geliştiğinde yatıyor olabilir. Bu nispeten yavaş dönüş, H1821+643 gibi en büyük kara deliklerin büyümelerinin çoğunu diğer kara deliklerle birleşerek veya büyük diskleri bozulduğunda gazın rastgele yönlerde içeriye doğru çekilmesiyle gerçekleştiği fikrini desteklemektedir.

Bu şekilde büyüyen süper kütleli karadeliklerin, yavaşlamaları veya ters yöne çevrilmeleri de dahil olmak üzere, genellikle büyük dönüş değişikliklerine maruz kalmaları muhtemeldir. Bu nedenle tahmin, en büyük kara deliklerin, daha az kütleli akrabalarından daha geniş bir dönüş hızı aralığına sahip olduğu gözlemlenmelidir.

Öte yandan, bilim adamları, kütlelerinin çoğunu etraflarında dönen bir gaz diskinden biriktirecek daha az kütleli karadelik bekliyorlar. Bu tür disklerin kararlı olması beklendiğinden, gelen madde her zaman kara deliklerin mümkün olan maksimum hıza, yani ışık hızına ulaşana kadar daha hızlı dönmesini sağlayacak bir yönden yaklaşır.

Yine IoA’dan ortak yazar James Matthews, “Bu ultra kütleli nesnenin ılımlı dönüşü, evrenin en büyük kara deliklerinin şiddetli, kaotik tarihinin bir kanıtı olabilir” dedi. “Ayrıca, Samanyolu’nun Andromeda ve diğer galaksilerle çarpışması durumunda, galaksimizin milyarlarca yıl sonra süper kütleli kara deliğine ne olacağına dair fikir verebilir.”

Bu kara delik, gökbilimcilerin Galaksimizde ve M87’de görülen ve Event Horizon Teleskobu ile görüntülenen süper kütleli kara delikler hakkında öğrendiklerini tamamlayan bilgiler sağlıyor. Bu durumlarda, kara deliğin kütleleri iyi bilinir, ancak dönüşü bilinmemektedir.

Sisk-Reynes ve işbirlikçilerinden elde edilen bu sonuçları açıklayan bir makale, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.

NASA’nın Marshall Uzay Uçuş Merkezi, Chandra programını yönetiyor. Smithsonian Astrofizik Gözlemevi’nin Chandra X-ray Merkezi, Cambridge, Massachusetts’teki bilim operasyonlarını ve Burlington, Massachusetts’teki uçuş operasyonlarını kontrol ediyor.