Gökbilimciler orta büyüklükteki kara deliklerin muhtemel yerini tespit ediyor

Orta kütleli kara deliklerin bulunması herkesin bildiği gibi zor, ancak yeni bir çalışma, evrenin her yerinde bulunan yoğun, yıldız kümelerinin merkezinde bazılarının olabileceğini gösteriyor.

Dergide bugün yayınlanan çalışma, Astrofizik Dergisiyaklaşık 100-100.000 güneş kütlesindeki kara deliklerin ne zaman ve nerede oluşabileceğine ve nasıl ortaya çıktıklarına yeni bir ışık tutuyor.

Araştırmanın baş yazarı ve yardımcı doçent Vivienne Baldassare, “Şu anda kara delik astrofiziğindeki en büyük açık sorulardan biri, yıldız kütleli bir kara delik ile süper kütleli bir kara delik boyutu arasındaki kara deliklerin nasıl oluştuğudur” dedi. Washington Eyalet Üniversitesi’nde fizik ve astronomi bölümü. “Onların oluşumuyla ilgili teorilerin çoğu, yalnızca çok erken evrende bulunan koşullara dayanıyor. Bu gerçekten yoğun yıldız kümelerinde kozmik zaman boyunca oluşabileceklerini söyleyen başka bir teoriyi test etmek istedik.”

Onlarca yıldır, gökbilimciler, ya birkaç güneşe eşit kütleye sahip daha küçük kara delikler ya da milyonlarca güneşe benzer kütleye sahip dev kara delikler tespit ettiler, ancak bu boyutlar arasındaki kara deliklerin eksik halkası keşfedilmedi.

Bu orta büyüklükteki veya büyük kütleli karadeliklerin varlığı uzun zamandır teorideydi, ancak içlerine düşen nesnelerin yaydığı ışığın tespit edilmesi kolay olmadığı için onları bulmak zor oldu.

Bu zorluğun üstesinden gelmek için araştırma ekibi, 108 farklı galaksideki nükleer yıldız kümelerindeki kara deliklerin X-ışını imzalarını aramak için dünyanın en güçlü X-ışını teleskopu olan Chandra X-Ray Gözlemevi’ni kullandı.

Baldassare, “Chandra, temelde bu tür işleri yapabilen dünyadaki tek enstrümandır.” Dedi. “Bu çok kompakt nükleer yıldız kümelerinde kara delik imzaları ararken önemli olan, X-ışını kaynaklarının konumlarını çok hassas bir şekilde belirleyebiliyor.”

Nükleer yıldız kümeleri, çoğu küçük veya düşük kütleli gökadaların merkezinde bulunur ve bilinen en yoğun yıldız ortamlarıdır. Önceki araştırmalar, nükleer yıldız kümelerinde kara deliklerin varlığını tanımlamıştı, ancak bu bölgeleri kara deliklerin oluşumu için elverişli kılan belirli özellikler hakkında çok az şey biliniyor.

Baldassare ve meslektaşlarının analizi, belirli bir kütle ve yoğunluk eşiğinin üzerinde olan nükleer yıldız kümelerinin, eşiğin altındakilerin iki katı oranında bir kara deliğin göstergesi olan X-ışını imzalarını yaydığını gösterdi. Çalışmaları, nükleer yıldız kümelerinde orta büyüklükteki kara deliklerin oluşabileceği teorisini destekleyen ilk gözlemsel kanıtı sağlıyor.

Baldassare, “Temel olarak, yeterince büyük ve kompakt olan yıldız kümelerinin bir kara delik oluşturabilmesi gerektiği anlamına gelir.” Dedi. “Heyecan verici çünkü bu kara deliklerin çoğunun süper kütleli kara delikler ile yıldız kütleli karadelikler arasında, varlıklarına dair çok az kanıt bulunan ara kütle rejiminde olmasını bekliyoruz.”

Araştırma ekibinin çalışması, yalnızca nükleer yıldız kümelerinde orta büyüklükteki kara deliklerin oluşabileceğini önermekle kalmıyor, aynı zamanda potansiyel olarak evrenin ilk birkaç milyar yılında değil, kozmik zaman boyunca oluşabilecekleri bir mekanizma sağlıyor.

Baldassare, “Orada hüküm süren teorilerden biri, devasa kara deliklerin ancak erken evrende, her şeyin daha yoğun olduğu zamanlarda oluşmuş olabileceğidir.” Dedi. “Araştırmamız, çok erken evrende büyük kara deliklerin oluşması gerekmediği, ancak bu belirli ortamlarda kozmik zaman boyunca oluşmaya devam edebileceği resmiyle daha tutarlı.”

İleriye dönük olarak, araştırmacılar, büyük kara deliklerin oluşabileceği belirli koşullar hakkında daha fazla bilgi edinme nihai hedefi ile nükleer yıldız kümelerinin X-ışını ölçümlerini toplamak için Chandra’yı kullanmaya devam etmeyi planlıyorlar.