Sürpriz! Evrende yeni kara delik türü bulundu

Bilim insanları uzayda süpernova olarak patlamadan doğrudan kara deliğe dönüşen bir yıldız buldular. Yetmedi, yakıtı bitince çekirdeği sönen ve kendi üzerine çökerek kara delik oluşturan bu yıldızı filme aldılar. Peki evrende yeni bir kara delik türü bulunması galaksi oluşumu açısından neden önemli?

Sürpriz kara delik

Normalde Güneş’ten 20 kat kütleli bir yıldız yakıtını bitirdiği zaman çekirdeği sönüyor ve kendi üzerine çökerek kara deliğe dönüşüyor. Bunun için çöken çekirdeğin kara delik oluşturacak kadar küçük ve ağır olması gerekiyor.

Aslında çökme sırasında bebek kara delik yıldızı oluşturan gazları tümüyle yutamıyor. Gazların bir kısmı altta kara deliğe düşmekte olan gazlara çarparak aşırı sıkışıp ısınıyor ve süpernova patlaması oluşturarak yıldızın dış gaz katmanlarını uzaya savuruyor. Buna Tip II süpernova diyoruz.

Buna karşın astrofizikçiler geçenlerde düzenlenen bir basın toplantısında yepyeni bir kara delik oluşum mekanizması bulduklarını duyurdular.¹ Bu yıldız hiç patlamadan direk sönüp kendi üzerine çökerek kara delik oldu. Tıpkı 13,7 milyar yıl önce oluşan evrenin ilk yıldızları gibi.

Gerçi ilk yıldızların sadece hafif elementlerden oluşması nedeniyle dev boyutlara ulaşması ve 8 milyon yılda yakıtını tüketip patlamadan kara deliğe dönüşmesi normal. Ancak, bugün hayatta olan ve içinde az miktarda ağır element barındıran 3. kuşak yıldızların da doğrudan kara delik olabildiğini görmek astrofizikçileri şaşırttı.

İlgili yazı: Yapay Zeka Bilimsel Düşüncenin Yerini Alacak mı?

 

Havai fişek galaksisi

Bilim insanları bizden 22 milyon ışık yılı uzaktaki Havai Fişek Galaksisi’nde (NGC 6946) yer alan N6946-BH1 kod adlı yıldızın tam süpernova olarak patlayacakken titreyip söndüğünü ve kara deliğe dönüştüğünü gördüler.

Astronomların teorik açıdan nadir gerçekleşmesi beklenen bu olayı tesadüf eseri görüntüleyebilmesi ise ayrı bir sürpriz oldu. Ne de olsa 2009 yılından beri yıldızın her an patlamasını bekliyorlar ve bu süpernovanın kaydını tutmaya hazırlanıyorlardı.

Aslında yıldızın söndüğünü 2015’te gördüler; ama bunun kara delik oluşumuna bağlı olduğunu gösteren bir bilimsel makale yazmak için gereken analizleri tamamlamaları iki yıl aldı.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Peki neden önemli?

Normalde patlayan yıldızların dış katmanları uzaya savrulurken çekirdeği çökerek kara delik oluyor. Süpernova patlamasında evrendeki gezegenleri ve insanları oluşturan ağır elementler sentezleniyor. Carl Sagan 1980’de çekilen ilk Kozmos belgeselinde işte bu yüzden “Hepimiz yıldız tozundan yapıldık” dedi.

İyi hoş da bu romantik teorinin bir eksiği var: Galaksimizde her 100 yılda 1 süpernova gerçekleştiğini sanıyorduk; ama nötron yıldızı ve beyaz cüce çarpışmaları gibi egzotik süpernova türlerini hesaba kattığımız zaman uzayda daha fazla miktarda uranyum, titanyum ve vanadyum olması gerekiyor. En azından bütün ağır yıldızların Tip II süpernova halinde patladığını varsayarsak bu böyle.

Sonuçta Güneş’ten en az 8-10 kat kütleli yıldızlar nötron yıldızları üretiyor. Daha kütleli yıldızlar ise kara delik oluşturuyor. Bunun dışında nötron yıldızları bir beyaz cüce ya da başka bir nötron yıldızıyla çarpışarak ikincil süpernovalara yol açabiliyor.

Komşu yıldızdan gaz çalan beyaz cüce ve nötron yıldızlarının da patladığını biliyoruz. Böylece beyaz cüce nötron yıldızına ve nötron yıldızı da kara deliğe dönüşüyor. Son olarak yıldız yutan kara delikler de nadir süpernova patlamalarına neden oluyor.

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

Oysa bütün ağır yıldızlar patlamıyor

Hiç patlamadan doğrudan kara deliğe dönüşen uzak yıldıza bakınca ağır elementlerin uzayda neden nadir olduğunu gösteren yeni teorimizi de test etme imkanı bulduk: Buna göre uzaydaki ağır yıldızların üçte biri hiç patlamadan direk sönüp kara deliğe dönüşüyor.

Demek ki bütün ağır yıldızlar uranyum gibi süper ağır elementler sentezlemiyor. Öyleyse biz de 5 resimde evrendeki süpernova türlerini görelim ve ardından, yeni keşfedilen kara delik türünün yüz milyarlarca yıldız içeren dev galaksilerin oluşmasını nasıl etkilediğine bakalım:

İlgili yazı: Mobil İnternette Video İzleme Rehberi

 

1. Tip II süpernova

30 Güneş kütlesine sahip bir yıldız patladıktan sonra geriye kalan çekirdeği çökerek kara delik oluşturuyor. Patlama sırasında titanyum ve vanadyum gibi ağır elementler sentezleniyor.

2. Nötron yıldızları

Maksimum 29 Güneş kütlesindeki yıldızlar Tip II süpernova olarak patlayınca çekirdeği büyük oranda nötrondan oluşan nötron yıldızları yaratıyor.

3. Çarpışan nötron yıldızları

Nötron yıldızları çarpışıp kara delik olmadan hemen önce süpernova patlaması tetikliyor. Bu sırada yıldızların kütlesinin yüzde 3-5’i uzaya savruluyor. Altın ve uranyum gibi en ağır elementler nötron yıldızı çarpışmaları sırasında oluşuyor. Bu yüzden altın Dünya’da az bulunan değerli bir element.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

4. Ağır element fırınları

Standart süpernovalar demir, silikon, sülfür ve fosfor üretirken nötron yıldızı çarpışmaları da altın, cıva, kurşun ve uranyum gibi elementleri üretiyor.

5. Yıldız yutan kara delik

Sıra dışı şartlar altında Güneş kütlesindeki yıldızlar da patlayabilir. Kara delikler yakından geçen bir yıldızı yutarken, gelgit dalgaları yıldızın çekirdeğini parçalıyor ve ortaya çıkan müthiş enerji, yıldızın büyük kısmının süpernova şok dalgasıyla uzaya dağılmasına yol açıyor. Bu olaylar şiddetli gama ışını patlamaları üretiyor.

İlgili yazı: En Büyük Galaksiler Ne Kadar Büyük?

 

Süper kütleli kara delikler nasıl oluştu?

Uzayda kara delikler boy boy. 5-10 Güneş kütlesindeki yıldız kütleli kara deliklerden Samanyolu merkezinde yer alan 4,4 milyon Güneş kütlesindeki süper kütleli kara deliğe kadar çeşitlilik gösteriyorlar. Hatta bazı büyük ve eski galaksilerin merkezinde 20 milyar Güneş kütlesinde kara delikler olabilir.

Peki kara delikler nasıl bu kadar büyüyor?

Şimdi diyeceksiniz ki “Hocam o da sorun mu? Kara delikler önüne gelen her şeyi yutuyor! Tabii ki şişmanlayacaklar.” Ancak kazın ayağı öyle değil. Kara delikler sadece en yakınındaki gazları ve yıldızları yutuyor. Yakın çevresini temizleyince ise aç kalıyor ve büyümesi duruyor.

Elbette en büyük süper kütleli kara delikler daha küçük süper kütleli kara deliklerin çarpışmasıyla ortaya çıkabilir. Ayrıca galaksilerin merkezinde yıldız yoğunluğu yüksek olduğu için merkezde çarpışarak birleşmeye hazır çok sayıda süper kütleli kara delik bulabiliriz.

Ancak, elimizdeki teoriler en büyük kara deliklerin çok nadir olduğunu ve dolayısıyla bunların sadece kara delik çarpışmasıyla oluşamayacağını gösteriyordu. Oysa patlamadan kara deliğe dönüşen yıldızlar evrendeki kara delik sayısının tahminlerden fazla olduğunu gösterdi:

İlgili yazı: 5 Soruda Paralel Evrenler

 

Orta boy kara delikler

Artık 30 Güneş kütleli kara deliklerin evrende göreli yaygın olduğunu biliyoruz (yüzde 10-30). Bunların galaksilerin merkezinde daha yoğun olması, süper kütleli kara deliklerin orta boy kara deliklerin çarpışmasıyla kolayca ortaya çıkabileceğini gösteriyor. Bunlar da 5 milyar yıl içinde kendi aralarında çarpışarak Interstellar filmindeki Gargantua gibi en büyük kara delikleri oluşturuyor.

Şimdi karanlık maddeden sonra galaksilerdeki yıldızları bir arada tutan yerçekimini yaratan en büyük ikinci nedenin, galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara delikler olduğunu biliyoruz. Böylece galaksilerin nasıl oluştuğunu da daha iyi anlamış bulunuyoruz.

İlgili yazı: Akıllı Telefona Superman Görüşü

 

40 yıllık gizem

1983 yılında ilkokul üçe giderken Görsel Dünya Atlasları ansiklopedisini okurdum ve bu sorun o zaman da vardı: Astrofizikçiler cüce galaksilerin birleşip büyük kara delikler üreterek dev galaksilere nasıl dönüştüğünü bilmiyorlardı. Patlamadan çöküp kara deliğe dönüşen yıldızlar sayesinde artık 40 yıllık gizemi çözmüş bulunuyoruz.

Üstelik bu buluş LIGO’nun kütleçekim dalgaları gözlemlerini de kurtarıyor. LIGO 2015’te 30 Güneş kütleli iki kara deliğin çarpışmasıyla üretilen kütleçekim dalgalarını gözlemlemişti. Şimdi bu kara deliklerin direk çöken yıldızlardan oluştuğu ortaya çıktı.

Sonuçta orta boy kara deliklerin 3 yıldız kütleli kara deliklerin çarpışmasıyla oluşması çok zor. Küçük kara delikler çok sayıda olsa da uzayda kendine yakın kara delikler bulup çarpışarak büyümekte zorlanıyor. Oysa 30 Güneş kütleli orta boy kara delikler astrofizikçilerin bu sorununu da çözüyor.

Peki evrendeki bazı kara deliklerin evrenden eski olabileceğini biliyor muydunuz? Onu da en eski kara delik yazısında okuyabilirsiniz.

¹Failed supernovae