Kara Deliklere Giriş-2 >> Süper Kütleli Kara Delik Yıldızı Nasıl Yuttu?

kara_delik-yıldız-karadelik

Geçen hafta Türkiye basınında “kara delik yıldızı nasıl yutar” haberleri yer aldı. Aslında bu haber yabancı medya tarafından 2015 Ocak ayında yapılmış olan bir astronomi haberinin ısıtılarak tekrar piyasaya sürülmesinden ibaretti.

Gazetelerimiz astronomlara danışmadıkları için bazı bilimsel hatalar yaptılar ama konu ilginçti. Şimdi size 3 milyar ışık yılı uzaktaki bir kara deliğin talihsiz yıldızı nasıl yuttuğunu anlatacağım. Oldukça heyecanlı bir öykü ve hemen başlayalım.

Fiyonk makarna şeklini aldı

Amerikalı astronomlar 5 yıllık analizin sonunda, 3 milyar ışık yılı uzaktaki süper kütleli kara deliğin talihsiz bir yıldızı nasıl parçalayarak yuttuğunu teleskopla görmeyi başardılar.

PGC 043234 galaksisinin merkezinde yer alan dev kara deliğin güçlü gelgit dalgaları, önce yuvarlak yıldızı bir kenarından çekiştirerek “fiyonk makarna” gibi büktü. Sonra da deforme edip parçaladı ve yıldızdan kopan gaz katmanlarını çatala sarılan spagettiyi emer gibi çekip yuttu.

 

kara_delik-yıldız-karadelik

 

Ölümcül radyasyon

Güçlü yerçekimine uzun süre direnen yıldızdan kopan gaz katmanları kara deliğin çevresinde yörüngeye girdi ve ekvatora paralel dönen girdaplı bir “birikim diski” oluşturdu (resimlere bakın).

Kara deliğe doğru sarmallar çizerek düşerken sıcaklığı 1 milyon dereceye2 ulaşan gaz akımları, orada olsaydı Dünya’daki hayatı yok edecek kadar yoğun X-ışınları yaydı. Texas, Austin’deki McDonald Gözlemevi 3 milyar yıl önce gerçekleşen bu korkunç olayı 2009 başında an be an gözlemledi ve 2015 Ocak ayında kamuoyuna duyurdu.

 

Yıldız parçalanmadan hemen önce fiyonk şeklini aldı.

Önce fiyonk makarna yaptı.

 

Nasıl oldu derseniz

Her şey kara deliğin güçlü çekim alanından kaynaklanıyor. Aslında söz konusu süper kütleli kara delik sadece 1 milyon Güneş kütlesinde.

Orta boy bir galaksi olan Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin bile 4 milyon Güneş kütlesinde olduğunu düşünecek olursak, yıldız yutan süper kütleli kara deliğin çok küçük olduğunu görüyoruz.

Düşük kütleli kara deliklerin boyu da küçük oluyor. Kara delik küçük olunca, 1 milyon Güneş’in çekim gücüne eş yerçekimi gücü uzayda nispeten ufak bir noktadan yayılıyor. Bu sebeple yıldız parçalayan şiddetli gelgit dalgaları oluşuyor.

 

Sonra spagetti gibi emdi.

Sonra yıldızın gazını spagetti gibi emdi.

 

Bir yıldızı parçalamak

Küçük bir kara delik kurban yıldıza çok yaklaştığı zaman (birkaç milyon km) süper güçlü gelgit dalgaları yıldızı parçalıyor. Bunlar Ay’ın Dünya okyanuslarında yarattığı kabarma etkisinden milyon kat güçlü gelgit dalgaları.

Yerel uzayı battaniye gibi buruşturan güçlü gelgit dalgaları, kara deliğin yakınındaki yıldızı “ona dönük olan” yüzünden çekiştiriyor. Uzayı büken şiddetli dalgalara yakalanan yıldız da kısa sürede deforme olarak fiyonk makarna şeklini alıyor. Ardından, yıldızdan kopan gaz akıntısı videoda görüldüğü gibi kara deliğe düşüyor.

 

kara_delik-yıldız-karadelik

 

Sık görülen bir olay

Ancak, Evren ve 150 bin ışık yılı çapındaki galaksimiz Samanyolu Dünya’ya göre çok büyük. Biz de uzay boşluğunda dolaşarak zaman zaman yıldızlarla çarpışan binlerce kara deliğe rağmen bu tür olaylara çok az tanık oluyoruz (teleskoplarımız geliştikçe daha sık gerçekleştiklerini göreceğiz).

Kara delikler nasıl büyüyor?

Yıldızları yutarak: Resme bakarsanız sarı cüce sınıfına giren küçük Güneşimizin yanında Dünya’nın cüce gibi kaldığını görürsünüz. Oysa Interstellar filminde gördüğümüz türden süper kütleli kara delikler Güneş Sistemi boyunda; yani Güneşimiz bunların yanında cüce kalıyor!

Örneğin, Interstellar’daki Gargantua adlı süper kütleli kara deliğin çapı Dünya’yı içine alıyor ve Mars yörüngesine erişiyor (227 milyon km).

Samanyolu’nun merkezinde yer alan ve muazzam çekim gücüyle bütün galaksiyi bir arada tutan Sagittarius A* kara deliğinin çapı ise 6,7 milyar km; yani New Horizons sondasının bu Temmuz ayında ziyaret ettiği Plüton’un yörüngesini bile içine alıyor.

İlgili yazı: Interstellar’daki kara delik ne kadar gerçekçi?

Birikim diski ve aktif kara delik. Dikey çizgiler ışık hızına yakın giden gaz jetleri. Yutamadığını kusuyor.

Birikim diski ve aktif kara delik. Dikey çizgiler ışık hızına yakın giden gaz jetleri. Yutamadığını kusuyor.

 

Obur kara delikler

Evren’de bilinen en büyük kara deliklerin çapı 100 milyar km’yi aşıyor ve bu da Güneş Sistemi’nde bilinen en uzak gökcismi olan cüce gezegen Sedna’yı bile yutmak için yeterli (Tabii sadece Sedna’nın Güneş’e ortalama uzaklığını dikkate alırsak ki bu da 78 milyar km).

Samanyolu’nun merkezindeki kara delik de galaksimiz oluştuktan sonra geçen 10 milyar yıllık sürede milyonlarca yıldızı yutarak dev gibi büyüdü.

Çünkü galaksilerin merkezi çok kalabalık ve çok sayıda yıldız birbiriyle çarpışıp kara deliğe dönüşüyor. Bunlar da civarda bulunan yıldızları yutarak ve aralarında birleşerek süper kütleli kara delikler yaratıyor (Evet, süper kütleli kara delikler birkaç kara deliğin birleşmesiyle oluşuyor).

İlgili yazı: Resimli Plüton rehberi

Interstellar filminde Gargantua kara deliğinin büyüklüğü.

Interstellar filminde Gargantua kara deliğinin büyüklüğü.

 

Biz nasıl görüyoruz?

Kara delikler ışık saçmıyor, ama bir yıldızı yutarken aşırı ısınan gazlar nedeniyle şiddetli X-ışınları yayıyor. Biz de NASA Chandra X-Işını Gözlemevi, Swift Gama Işını Patlaması Kaşifi ve ESA XMM-Newton gibi X-ışını teleskopları sayesinde bunlara tanık olup kara deliklerin yıldız yuttuğunu anlıyoruz.

Spagetti efekti

Kara delikler iki ana gruba ayrılıyor: Kendi çevresinde dönen ve dönmeyen kara delikler. Kara deliklerin bir yıldızı nasıl yuttuğu buna göre değişiyor.

Dönmeyen bir kara delik yıldızı kendine doğru öyle güçlü çekiyor ki yıldızın kara deliğe bakan yüzü ile bakmayan yüzü arasında büyük yerçekimi farkı oluşuyor. Böylece yıldız kara deliğe doğru spagetti gibi uzayarak parçalanıyor.

Kendi çevresinde dönen kara delikler ise şiddetli gelgit dalgaları yaratıyor. Bu da yıldızın kara deliğe yaklaşma açısına bağlı olarak farklı parçalanma etkilerine yol açıyor; ama genel olarak, dönen kara deliklerin çekimine kapılan yıldızlar önce fiyonk makarna şeklini alıyor.

İlgili yazı: Kara deliğe düşen astronota ne olur?

Gerçekten büyük bir süper kütleli kara delik.

Gerçekten büyük bir süper kütleli kara delik.

 

Büyük lokmalar yutuyor

Kara delikler gerçekten obur gökcisimleri. Yıldızı o kadar büyük parçalar halinde yutmaya çalışıyorlar ki yıldızı oluşturan gazın bir kısmı kara deliğin içine düşmek yerine, dönen kara deliğin yarattığı açısal momentum etkisi ile güçlü manyetik alan çizgilerine kapılıyor ve kara deliğin kutuplarına yöneliyor.

Kısacası yutamayacağı kadar hızlı beslenen bir kara delik, içine çekemediği gazları plazma jetlerine dönüştürerek kuzey ve güney kutbundan uzaya kusuyor.

Işık hızının yüzde 90’yla giden ve uzaya deniz feneri ışığı gibi şiddetli gama ışınları yayan bu gaz jetleri, yüksek hızları nedeniyle “görelilik jetleri” olarak da adlandırılıyor. Jetlerin yönü dünyaya dönük olduğu zaman bunları gama ışını patlamaları olarak görüyoruz.

İlgili yazı: Gezegen katilleri yarışıyor

Dikey çizgiler Dünya'dan gama ışını patlamaları olarak görülüyor.

Dikey çizgiler Dünya’dan gama ışını patlamaları olarak görülüyor.

Gelgit parçalama olayı

Bilim adamları yıldızları parçalayarak yutan kara deliklerin yol açtığı etkiyi bu şekilde adlandırıyor. Çünkü kolay akılda kalan havalı bir isim kullanmak yerine, olayın tam olarak ne olduğunu anlatan teknik terimler kullanmayı tercih ediyorlar.

Yazımıza konu olan gelgit parçalama olayını da astronomi katalogunda ASASSN-14li olarak adlandırdılar. Ancak bu kez kara deliğin yol açtığı X-ışınlarını görmek kolay olmadı. Şimdi aksiliğin ne olduğuna ve neden 5 yıl geciktiğimize bakalım.

 

kara_delik-yıldız-karadelik

Yıldız parçalanırken.

 

Saklı kara delik

ASASSN-14li olayına yol açan kara delik Dünya’dan bakıldığı zaman bir enkaz bulutunun arkasında kalıyordu (parçaladığı gezegenlerden kalan bir enkaz bulutu). Bu yüzden de X-ışınlarını görmek zordu. Ancak, 2014 yılında kara delik enkaz alanından çıktı ve teleskoplara göründü.

Aktif kara delikler başlıca iki tür radyasyon yayıyor. X-ışınları ve görünür ışık. Yukarıda anlattığımız gibi, süper kütleli kara deliğin birikim diskinde sıcaklığı 1 milyon dereceye ulaşan gazlar X-ışınlarına yol açıyor.

X-ışınları kara deliğin parçaladığı gezegenlerin enkazını bombalıyor ve bu kez de muazzam radyasyona maruz kalan kaya parçaları ve kara deliğe uzak olan soğuk gaz bulutları ışık saçmaya başlıyor. Bu da teleskoplarla kolay görülen “görünür ışık” parlamalarına yol açıyor.

Teknik ifadesiyle, enkazı oluşturan atomlar X-ışınlarını oluşturan hızlı fotonları emiyor ve bunları daha düşük enerjili elektromanyetik dalgalar halinde yeniden uzaya yayıyor. Biz de parlak ışığı teleskopla görüyoruz.

 

Yandan bakınca enkazın arkasında kalıyor ve dikey X-ışınlarını görmüyoruz.

Yandan bakınca enkazın arkasında kalıyor ve dikey X-ışınlarını görmüyoruz.

 

Kim buldu?

İki meraklı astronom: California Üniversitesi Santa Cruz’dan Enrico Ramirez-Ruiz ve James Guillochon. Nitekim astronomi ve astrofizik profesörü Ramirez-Ruiz geçen yılki basın konferansında heyecanı gizleyemedi:

“Kara delik dış görünüşünü değiştiren bir enkaz alanının arkasındaydı ve bu yüzden X-ışını patlamalarını görememiş, sadece görünür ışık parlamasını gözlemlemiştik. Ancak şimdi enkazın içindeki canavarı da görebiliyoruz ve bu da gerçekten kara delik olduğunu gösteriyor.”

 

kara_delik-yıldız-karadelik

 

Takma adı Dougıe

Çünkü bilim adamları espri yeteneği olan normal insanlar. Bu yüzden yıldız parçalama olayına kendi aralarında Dougie ismini verdiler ki bu da popüler South Park çizgi filminden tanıdığımız bir karakter.

Konuya ilişkin bilimsel makalenin başyazarı olan Jozsef Vinko gözlemleri şöyle açıklıyor: “Yeni cismi ilk gördüğümüzde eskiden gözlemlediğimiz süpernovalara, yani patlayan yıldızlara benziyordu.”

Macaristan’daki Szeged Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren Jozsef Vinko haksız sayılmaz. Çünkü kara deliğin bir yıldızı parçalaması demek, süpernova olarak adlandırılan yıldız patlamasına zorla yol açması demek. Özetle, bilim adamları bunun yıldız yutan bir kara delik olduğunu ancak enkaz alanından çıkınca anlayabildiler.

 

Güneş ve gezegenlerin karşılaştırması.

Güneş ve gezegenlerin karşılaştırması.

 

Küçük galaksiye küçük kara delik

Peki bilim adamları kara deliğin kütlesini nasıl ölçtü? Sonuçta 3 milyar ışık yılı uzaktaki bir galaksinin toplam parlaklığından yola çıkarak galaksinin kütlesini ölçmeleri ve buna bakarak galaksiyi bir arada tutan kara deliğin kütlesini tahmin etmeleri zor.

Ancak şöyle yaptılar: Önce Dünya’nın uzaklığı ile X-ışınlarının şiddetine bakarak kara deliğin yuttuğu yıldızın kütlesini ölçtüler ve bunun Güneş kütleli sıradan bir yıldız olduğunu gördüler. Ardından, kara deliğin yıldızı ne kadar hızlı parçaladığını hesapladılar (yine X-ışınlarının şiddetindeki azalmaya bakarak). Böylece yaklaşık 1 milyon Güneş kütlesinde olduğunu anladılar.

Bu kadar küçük bir galaksinin kalbinde ekonomik boy süper kütleli kara delik olduğu kimin aklına gelirdi? 🙂 Evren bizi şaşırtmaya devam ediyor ve bilim adamları da yıldız yutan kara deliklere bakarak bu tehlikeli gökcisimleri hakkında yeni şeyler öğreniyor.

 

Kara delik yıldızı nasıl yuttu?

Gelgit parçalama olayı

1Flows of X-ray gas reveal the disruption of a star by a massive black hole
2http://www.einstein-online.info/spotlights/accretion

One Comment

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*