Kara Delik Dibimizde

Kara delikler , Evren'in en ekstrem nesneleridir. Hayal bile edilemeyecek kadar yoğun olan bu cisimlerin süper kütleli versiyonlarının tüm büyük galaksilerin merkezlerinde bulunması muhtemeldir.

Güneş'in kütlesinin yaklaşık 5 ila 100 katı ağırlığındaki yıldızlardan oluşan kara delikler oldukça yaygındır. Sadece Samanyolu'nda 100 milyon tanesinin bulunduğu tahmin edilmektedir. Bununla birlikte, bugüne kadar çok azı doğrulanmıştır ve bunların neredeyse tamamı "aktiftir". Bu, uykuda olan kara deliklerin aksine, yanlarındaki yıldızdan madde tüketirken X-ışınlarında parlak bir şekilde parlamakta oldukları anlamına gelmektedir.

NSF'nin NOIRLab'i tarafından işletilen Gemini Rasathane’sinin ikiz teleskoplarından biri olan Hawaii'deki Kuzey Gemini Teleskobunu kullanan gökbilimciler, Dünya'ya en yakın bilinen kara deliği keşfettiler. Araştırmacılar bu kara deliğe Gaia BH1 ismini verdiler. Bu uyuyan kara delik, Güneş'ten 10 kat daha büyük ve Yılancı takımyıldızına 1600 ışık yılı uzaklıkta. Bu durum, onu bir önceki rekor sahibi olan Monoceros takımyıldızındaki X-ışını ikilisinden Dünya'ya üç kat daha yakın hale getirmektedir.

Yeni keşif, kara deliğin ikincil yıldızının hareketinin hassas bir şekilde gözlemlenmesi sonucu gerçekleşebildi. Bu ikincil yıldız, Dünya'nın Güneş'in etrafında döndüğü aynı mesafede kara deliğin yörüngesinde dönen Güneş benzeri bir yıldızdı. 

Samanyolu Galaksi’sinde dolaşan milyonlarca yıldız kaynaklı kara delik vardır. Ancak bunlardan sadece birkaç tanesi, ikincil bir yıldızla olan enerjik etkileşimleri sayesinde ortaya çıkarılmıştır. Yakındaki bir yıldızdan gelen madde spiral şeklinde kara deliğe doğru ilerledikçe aşırı ısınıp güçlü X-ışınları ve madde jetleri oluşturur. Eğer bir kara delik aktif olarak beslenmiyorsa (yani uykudaysa), çevresine karışır.

Avrupa Uzay Ajansı'nın Gaia uzay aracından gelen verileri analiz eden ekip, başlangıçta sistemin potansiyel olarak bir kara deliğe ev sahipliği yaptığını düşündü. Gaia, yıldızın görünmeyen devasa bir cismin kütlesel çekiminin neden olduğu hareketindeki çok küçük düzensizlikleri yakaladı.

Sistemi daha detaylı incelemek üzere El-Badry ve ekibi, Kuzey Gemini'daki ki Gemini Çok Nesneli Spektrograf cihazına yöneldi. Bu cihaz, kara deliğin etrafında dönerken ikincil yıldızın hızını ölçüyor ve yörünge periyodunun hassas ölçümünü sağlıyordu. Gemini takip gözlemleri, yörünge hareketini ve ikili sistemin bileşenlerinin kütlelerini belirleme bakımından çok önemliydi. Bu sayede ekip, merkezi gövdeyi Güneş'imizin yaklaşık 10 katı büyüklüğünde bir kara delik olarak tanımlayabildi. 

Ekip yalnızca Kuzey Gemini'ın üstün gözlem yeteneklerine değil, aynı zamanda kısa bir süre içerinde veri sağlama yeteneğine de güveniyordu. Bunu sebebi, takip gözlemlerini gerçekleştirecekleri çok kısa süreli bir pencereye sahip olmalarıydı. El-Badry şöyle açıklıyor:

Sistemin bir kara delik içerdiğine dair ilk belirtileri aldığımızda iki cismin yörüngelerindeki en yakın mesafeye gelmesine sadece iki hafta kalmıştı. Bu noktadaki ölçümler, ikili bir sistemde doğru kütle tahmini yapmak için oldukça önemlidir. Gemini'ın kısa bir zaman ölçeğinde gözlem yapabilme yetisi, projenin başarılı olabilmesi için kritik bir öneme sahipti. O dar pencereyi kaçırmış olsaydık, bir yıl daha beklememiz gerekecekti.

Gökbilimcilerin ikili sistemlerin evrimlerine yönelik mevcut modelleri, Gaia BH1 sisteminin kendine özgü yapısının nasıl ortaya çıktığını açıklamada yetersiz kalmakta. Özellikle daha sonra yeni tespit edilen kara deliğe dönüşen öncül yıldız, Güneş'imizden en az 20 kat daha büyük olurdu. Bu, yalnızca birkaç milyon yıl yaşayacağı anlamına gelmekte. Eğer yıldızların ikisi de aynı anda oluşsaydı, bu devasa yıldız hemen bir üstdeve dönüşürdü. Güneş'imiz gibi hidrojen yakan düzgün bir cüce yıldız olma vakti gelmeden hızlıca diğer yıldızı şişirip yutardı.

Kara delik ikilisinin gözlemlerine göre, güneş kütleli yıldızın görünüşte normal bir yıldıza dönüşerek o fazdan nasıl kurtulabileceği hiç de net değil. Kurtulmasına izin veren teorik modellerin tümü, güneş kütleli yıldızın gözlemlenenden çok daha dar bir yörüngede olması gerektiğini tahmin etmekte. Bu, kara deliklerin ikili sistemlerde nasıl oluştuğu ve evrimleştiğine dair anlayışımızda önemli boşlukların olduğunu göstermekte. Ayrıca ikili sistemlerde henüz keşfedilmemiş bir uyuyan kara delik nüfusunun varlığını da öne sürmekte. El-Badry son olarak şunları ekliyor:

Bu sistemin standart ikili evrim modelleri tarafından kolayca barındırılmaması ilginç. Bu durum, bu ikili sistemin nasıl oluştuğu ve uyuyan kara deliklerden kaç tane olduğuna yönelik birçok soru ortaya koymakta.