James Webb Teleskobu Kozmosta Yeni Bir Sınıf Nesne Keşfetmiş Olabilir: Kara Delik Yıldızı

Astronomlar, James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) 2022’de ilk kez fark ettiği gizemli “küçük kırmızı noktalar” hakkında ışık tutabilecek yeni bir nesne keşfettiklerini açıkladı.

Araştırmacıların “The Cliff” adını verdiği nesne, bu küçük kırmızı noktaların aslında “kara delik yıldızı” adı verilen tamamen yeni bir kozmik nesne sınıfını temsil edebileceğini öne sürüyor. Hipoteze göre bu tür nesneler, o kadar hızlı beslenen kara delikler ki, etraflarındaki kalın gaz kozasını parlatıyor ve yıldız gibi görünmelerini sağlıyor.

Daha önce küçük kırmızı noktalar için farklı açıklamalar önerilmişti. Başlangıçta bunların evrenin erken dönemlerinden gelen dev galaksiler olduğu düşünülmüş, daha sonra da aktif olarak madde tüketen süper kütleli kara deliklerle ilişkilendirilmişti ancak tüm teoriler hâlâ gelişme aşamasında. Küçük kırmızı noktaların sıradışı nesneler mi, yoksa galaksilerin veya kara deliklerin büyüme evrelerinden biri mi olduğu net değil. İlk keşfedildiklerinde noktalar “evren kırıcılar” olarak adlandırılmıştı çünkü evrenin ilk birkaç milyar yılında var olamayacak kadar yaşlı görünüyorlardı. Böylece astronomlar, standart nesne türlerinin ötesinde bir açıklama arayışına yöneldi.

Araştırmacılar iki model önerdi. Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden astrofizikçi Fabio Pacucci, araştırmaya dahil olmamakla birlikte, “Bir olasılık, küçük kırmızı noktaların çekirdeklerinde çok büyük yıldız yoğunluklarına yol açan yoğun yıldız oluşumuna sahip son derece kütleli ve kompakt galaksiler olmasıdır.” dedi. Söz konusu senaryo, kırmızı noktaların çok yoğun, yıldız bakımından zengin küçük galaksiler olduğunu ve daha önce görülmemiş egzotik süreçlere işaret ettiğini öne sürüyor.

Pacucci, “Diğer olasılık ise merkezlerinde genellikle galaksilerinin yıldız kütlesine kıyasla ‘aşırı kütleli’ görünen büyük kara delikler barındırmalarıdır.” diyerek ekledi. Her iki durumda da kırmızılığın nesneleri çevreleyen büyük miktarda tozdan kaynaklandığını belirtti.

İkinci açıklamaya göre, küçük kırmızı noktalar merkezlerinde kara delik bulunan ve kara delikten enerji alan galaksiler olabilir. Tıpkı aktif galaktik çekirdek (AGN) gibi davranırlar fakat kara delik kaynaklı galaksiler, evrenin erken döneminde bulunan diğer AGN türlerinden, yani çok parlak süper kütleli kara delikler tarafından beslenen kuasarlardan farklıdır. Kuasarlar tozla engellenmediği için kolayca gözlemlenebilirken, kırmızı noktalar için durum belirsizdir. İki popülasyon arasındaki ilişki hâlâ netleşmemiştir.

Pacucci, “Her iki açıklama da erken galaksi evrimi konusundaki mevcut anlayışımızın sınırlarını zorluyor.” dedi.

“The Cliff” ve Kara Delik Yıldızı Hipotezi

10 Eylül’de Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan yeni çalışmada, Max Planck Astronomi Enstitüsü’nden Anna de Graaff liderliğindeki ekip, Büyük Patlama’dan 1,8 milyar yıl sonrasına ait tuhaf bir küçük kırmızı noktayı inceledi.

Işığı bize ulaşana kadar yaklaşık 12 milyar yıl geçmiş olan bu nesne, JWST tarafından gerçekleştirilen Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES) kapsamında keşfedilen kırmızı noktalar arasındaydı.

Araştırmacılar, nesnenin ışığında Balmer kırılması adı verilen çok keskin bir parlaklık sıçraması fark etti. Sıçramalar farklı nesnelerde görülebilir ama bu denli keskin bir artış, ne dev galaksilerle ne de tipik aktif galaktik çekirdeklerle açıklanabiliyordu. Araştırmacılar durumu küçük kırmızı noktaların aşırı bir versiyonu olarak değerlendirdi ve spektrumda görülen dik sıçrama nedeniyle ona “The Cliff” adını verdi.

Bahsi geçen olağandışı özellik, astronomların daha önce hiç görülmemiş bir şeye tanıklık ediyor olabileceklerini düşünmelerine yol açtı. Nesnenin parlaklığı çok güçlü bir enerji kaynağına işaret ediyordu ve Balmer kırılması belirli bir sıcaklıktaki yoğun hidrojen gazından kaynaklanıyordu. Bu iki ipucu “kara delik yıldızı” hipotezine götürdü.

De Graaff, “Kara delik yıldızları yoğun gazla çevrili büyük kara deliklerdir. Kara delikler çevresindeki maddeyi yuttuğunda çok fazla ışık yayar ve bu gazı ısıtarak parlamasına yol açar, böylece yıldız gibi görünür” dedi. “Temel fark ise normal yıldızlar nükleer füzyonla beslenirken burada bu gerçekleşmiyor.” diye ekledi. De Graaff, kara delik yıldızını “ultrakalın bir battaniyeye sarılı sıcak bir nesne” olarak tanımladı.

Pacucci de değerlendirmesinde, “‘Kara delik yıldızı’ hipotezi kesinlikle ilgi çekici. Çalışma, Küçük Kırmızı Noktalar’ın açıklanamayan gözlemsel özelliklerini böyle teorik fikirlerle ilişkilendirmeye çalıştığı için önemli.” dedi.

Pacucci, diğer küçük kırmızı noktaların da The Cliff’e benzer işaretlere sahip olabileceğini ancak gözlemsel sınırlamalar nedeniyle bunların fark edilmemiş olabileceğini söyledi ancak kara delik yıldızı hipotezi henüz başlangıç aşamasında. Senaryonun doğruluğunu test etmek için çok daha fazla gözleme ihtiyaç var. Ayrıca nesnelerin zaman içindeki evrimlerini izlemek de farklı olasılıkları ayırt etmeye yardımcı olabilir.

De Graaff, “Bugün gördüğümüz kara delik popülasyonuna nasıl evrildiklerinden henüz emin değiliz. Çünkü küçük kırmızı noktaların sayısı, kozmik zaman ilerledikçe azalıyor, bu nedenle kısa ömürlü bir evre olmalı.” ifadelerini kullandı. Ekip, kara delik yıldızlarının ayrıntılı yapısını anlamak için JWST ile daha parlak küçük kırmızı noktaları inceleyecek.

Eğer küçük kırmızı noktalar gerçekten kara delik yıldızları ise, bu durum bir başka kozmik bilmecenin çözülmesine de yardımcı olabilir. Kara delik yıldızlarının aşırı hızlı büyüyebilmesi, evrenin çok erken döneminde süper kütleli kara deliklerin ortaya çıkışını açıklayabilir.

Küçük kırmızı noktaların gerçek doğası hâlâ gizemini koruyor. Daha fazla gazla sarılı kara delik keşfedilirse, bilim insanları bu noktaların gerçekten egzotik kara delik yıldızları mı, dev kara deliklerin büyüme evrelerinden biri mi, yoksa galaksi evriminin bir aşaması mı olduğunu ortaya çıkarabilecek.

‍

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.livescience.com/space/black-holes/the-james-webb-telescope-may-have-discovered-a-brand-new-class-of-cosmic-object-the-black-hole-star