James Webb Uzay Teleskobu (JWST) sayesinde yapılan gözlemler, Güneş’in 9 milyon katı kadar bir kütleye sahip aktif bir süper kütleli kara deliği açığa çıkardı. Kara delik, çevresindeki maddeleri parçalarken aktif biçimde büyüyor. Bu, Büyük Patlama’dan yaklaşık 570 milyon yıl sonra ortaya çıkan ve şu ana dek saptanan en erken büyüyen süper kütleli kara delik olsa da bilim insanları bu kara deliğin uzun süre boyunca rekor sahibi olarak kalmayacağı umudunda.
Kara delik, eskiden ‘EGSY8p7’ adıyla bilinen ve daha sonra ‘CEERS 1019’ biçiminde yeniden adlandırılan, şu ana kadar gözlemlenen en eski galaksilerden birinin merkezinde bulundu. Yapılan keşif, kozmik şafaktaki kara deliklerin bu kadar kısa süre içinde nasıl olup da böylesine büyük boyutlara ulaştığına dair erken evrenin en büyük muammalarından birinin çözülmesine yardım edebilir.
ABD’nin Austin kentinde bulunan Teksas Üniversitesi’nden astrofizikçi Rebecca Larson öncülüğünde yazılarak keşfi detaylandıran makale, The Astrophysical Journal dergisinin özel bir sayısında yayınlandı. Larson, araştırmaya ilişkin verdiği bir demeçte, “Şu ana dek gözlemlenen en uzak aktif galaktik çekirdeği (AGN) ve en uzak ve eski kara deliği keşfettik” dedi. Larson, ilk etapta CEERS 1019’u evrenin başlangıç dönemlerindeki yıldız oluşumlarının yaydığı ışığı inceleyen çalışmasının bir parçası olarak gözlemliyordu.
‘BU BİLGİNİN BOYUTU KARŞISINDA BAŞIM DÖNDÜ’
‘Lyman-alfa emisyonu’ olarak adlandırılan bu ışığın, nötr hidrojenin yıldız oluşum aktivitesi neticesinde iyonlaşması aracılığıyla ortaya çıktığı düşünülüyor. İlkel evren, ışığın yayılmasını önleyen bir nötr hidrojen sisiyle kaplıydı. Bununla birlikte, bu hidrojen iyonlaştıktan sonra ışık özgürce yayılabildi.
Bilindiği üzere, ‘Reiyonizasyon Dönemi’* adı verilen bu dönem henüz tam olarak anlaşılmış değil. Günümüzden 13.8 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama’dan sonra geçen ilk milyar yıllık dönemde yaşandığını biliyor olsak da bunun izini erken evrene kadar sürmek gerçekten de çok güç. CEERS 1019 ve diğer birkaç öncü süper galaksi görece parlak olduklarından, bu araştırma için mükemmel hedef durumunda.
Bu galaksi, 2015 yılında Hubble’ın topladığı veriler kapsamında tespit edildi ve o zaman için gözlemlenen en eski ve uzak galaksiydi.
Daha sonra yapılan gözlemler galaksinin mevcudiyetini teyit etti ama daha ayrıntılı bilgilere ulaşmak fazlasıyla güçtü. Evrende yayılan en eski ışık, evrenin genişlemesi sebebiyle spektrumun kızılötesi kısmına doğru o kadar çok kaymıştı ki onu incelemek için JWST gibi güçlü ve özel bir kızılötesi cihaz gerekiyordu.
Sonrasında, JWST göreve başladığında, Hubble tarafından tespit edilen bu çağa ait galaksilerin en parlağı olan CEERS 1019, bariz bir hedef olarak bekliyordu. Teleskop, dört cihazı aracığıyla yalnızca bir saat boyunca galaksiye baktı ve pek çok veri topladı.
Larson, Science Alert’e verdiği demeçte, “Şimdi JWST aracılığıyla görebildiğimiz şeylere gelirsek, evrenin başlangıç dönemindeki herhangi bir galaksiyi ve bu galaksinin spektrumunun tamamını, kısacası daha önce hiç görmediğimiz şeyleri gördük. Bu bilginin boyutu karşısında başım döndü” dedi.
‘HERKES GİBİ BEN DE ŞAŞIRDIM’
Bununla birlikte, Larson, daha sonraları hiç beklemediği bir şey fark etti. Yıldız oluşumunun ışığının yanı sıra, çoğu zaman AGN ile bağlantılı geniş bir emisyon özelliği sergiliyordu. Birkaç AGN araştırmacısına bu durumdan söz ettiğinde işler garipleşmeye başladı.
Erken evrendeki bir galaksi, alışılmış biçimde ya bir AGN’den ya da yıldız oluşumundan kaynaklanan ışığı yayar. Bunların ikisini de aynı galakside görmek aşırı derecede şaşırtıcıydı. Larson, konuya ilişkin değerlendirmesinde, “Herkes gibi ben de şaşırdım. Hangisinin olması gerektiği, birinin mi yoksa diğerinin mi olması gerektiği hususundaki bu tartışmayı haftalarca sürdürdük ve her ikisinin de olduğunu anladık. Kara deliğin, tanık olduğumuz emisyon çizgileri üzerinde kısmi bir etkisi var. Öte yandan, görüntülerde gördüğümüz ışığın büyük kısmı, hâlâ galaksinin yıldız oluşturan bölümünden yayılıyor” bilgisini paylaştı.
Bununla birlikte, 13,2 milyar yıldan daha uzun bir süre önce süper kütleli bir kara deliğin ortaya çıkmış olması ve büyüdüğünün görülmesi, çok da şaşırtıcı değil. Erken evrende bundan çok daha büyük kara delikler tespit edildi. Büyük Patlama’dan 690 milyon yıl sonra oluştuğu tespit edilen bir kuasar galaksisi olan ‘J1342 + 0928’, 800 milyon Güneş’in gücüne sahip süper kütleli bir kara delik barındırıyor. Büyük Patlama’dan 670 milyon yıl sonra ortaya çıkan J0313-1806’daki kara delik Güneş’ten 1,6 milyar kat daha güçlü.
BULGULAR BİR GEÇİŞ AŞAMASINA İŞARET EDİYOR
Bu kuasarların her ikisinde de hakim olan güç AGN emisyonuydu. Larson ve meslektaşları, CEERS 1019’un temsil ettiği şeyin bir ara evre olduğunu düşünüyor: Bu, daha sonra bulunan, daha büyük ve AGN’nin hâkim olduğu galaksiler ile bu galaksilerin ve kara deliklerinin ilk etapta oluşmaya başladığı süreç arasındaki bir nokta.
Larson, konuyla ilgili olarak şu değerlendirmeyi yaptı: “Bu galaksilerde bulunan kara deliklerin evrenin yaşamının başlarında nasıl bu kadar büyüyebildiğini bilmiyorduk ve hâlâ bilmiyoruz. Yani keşfettiğimiz şey, bunların atası olabileceğini düşündüğümüz ya da bu akıl almaz derecede büyük kuasarlara dönüşen bir şeydi.”
Araştırmacılar, CEERS 1019’da bulunan süper kütleli kara deliğe baktıklarında, nesnenin evrendeki ilk yıldızlardan biri gibi devasa bir nesnenin çöküşü sonucunda ortaya çıktığını düşündü. Bu yıldızlar, şu anda gördüğümüz yıldızlara kıyasla aşırı derecede büyüktü. Hâl böyleyken, buna benzer bir çöküşten doğan kara delik, süper kütleli olma doğrultusunda bir başlangıç yapmış olmalıydı.
Ne var ki bir miktar desteğe ihtiyacı vardı. Bu yardım, periyodik ‘süper Eddington birikimi’ biçiminde olabilirdi. ‘Eddington sınırı’, kara deliklerin büyüyebileceği en yüksek sürdürülebilir oranı tespit eder. Madde, bir diskin merkezinde yer alan kara deliğin etrafında dönerken bir lavabodan aşağı akan su gibi kara deliğe doğru çekilir.
‘EZBER BOZAN’ BİR BULGU
Eddington sınırının üzerinde, maddeler o kadar hızlı hareket eder ki kara deliği çevrelemek yerine uzaya savrulur. ‘Süper Eddington birikimi’ yalnızca kısa süreliğine mümkün olabilir. Buna karşın, ekibin yaptığı modellemede, CEERS 1019’un merkezinde yer alan kara deliğin büyümesine yardım eden patlamalarda bunun mümkün olabileceği görüldü. CEERS araştırma ekibinin üyesi ve New York’taki Rochester Teknoloji Enstitüsü’nden astronomi uzmanı Ceyhan Kartaltepe, “Bu mesafelerde kaydedilen görüntülerde, bu kadar çok yapı görmeye alışkın değiliz” dedi.
“Bu galaksinin kara deliğinde gerçekleşen aktiviteyi körüklemekten, kısmen bir galaksi birleşmesi sorumlu olabilir ve bu da yıldız oluşumunun artmasına yol açabilir.”
Bununla birlikte, onlara ilişkin daha fazla bilgiye ulaşmanın en isabetli yolu daha fazla ara aşamada galaksi keşfetmek. Bu hedef ise son derece ulaşılabilir görünüyor.
Larson’ın belirttiği üzere, ulaşılan sonuçlar yalnızca bir saatlik gözlemlerden elde edildi. Yapılacak tam anlamıyla derin gözlemlerin, evrenin nasıl ortaya çıktığını ve genişlediğini anlamamıza yardım eden daha uzak, hatta daha sönük galaksileri açığa çıkarması bekleniyor.
“Bu rekorun uzun süreceğini sanmıyorum” öngörüsünde bulunan Larson, “Umarım öyle olmaz; çünkü bu soruları yanıtlamaya başlamamızın daha heyecan verici olduğunu düşünüyorum” dedi.
Keşif, The Astrophysical Journal dergisinde yayınlandı.
*Reiyonizasyon Dönemi, ‘Yeniden İyonlaşma Dönemi’ diye de anılır.
Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
