Bilim insanlarından kara deliklerle ilgili devrim niteliğinde keşif

31 Mayıs 2023

Araştırmacılar, Chandra X-ışını Gözlemevi’nden alınan verileri inceleyerek kara delik parçacık akımlarından (jet) yayılan X-ışınlarında dalgalanmalar tespit etti.

Kara delikler, evrenin en gizemli ve ilgi çekici nesnelerinden biridir. Kara deliklerin çevresindeki maddeyi yutması ve ışık yaymaması nedeniyle doğrudan gözlemlenemezler. Ancak kara deliklerin yakınında bulunan bazı maddeler, çok yüksek hızlarda ve enerjilerde uzaya fışkırarak kara delik parçacık akımları (jet) adı verilen yapılar oluştururlar. Bu jetler, radyo dalgalarından gama ışınlarına kadar geniş bir elektromanyetik spektrumda ışınım yaparlar.

Kara delik jetlerinin nasıl oluştuğu ve nasıl çalıştığı tam olarak bilinmemektedir. Bu nedenle bilim insanları, bu jetleri farklı dalga boylarında gözlemleyerek daha fazla bilgi edinmeye çalışmaktadır. Bu amaçla NASA tarafından 1999 yılında uzaya fırlatılan Chandra X-ışını Gözlemevi, kara delik jetlerinin X-ışını bölgesindeki davranışlarını incelemektedir.

Chandra X-ışını Gözlemevi’nin arşiv verilerini kullanan bir grup araştırmacı, kara delik jetlerinden yayılan X-ışınlarında dalgalanmalar keşfetti. Bu dalgalanmalar, jetlerin X-ışınlarını nasıl ürettiğine dair yeni ipuçları sunuyor. Araştırmanın sonuçları Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı.

Araştırmanın başyazarı Maryland Üniversitesi’nden astronom Eileen Meyer, “Bu tür kısa zaman ölçeklerinde nispeten sık değişkenlik keşfedilmesi bu jetler bağlamında ‘devrim’ niteliğinde. Verilerde bu sonucu görmek neredeyse bir mucize gibiydi çünkü gözlemler bunu tespit etmek için tasarlanmamıştı.” dedi.

Araştırmacılar, Chandra’nın birden fazla gözlem yaptığı 155 farklı konumu inceledi. Bu konumlar, 53 farklı kara delik jetine aitti. Jetlerin bazıları Dünya’ya yakın mesafede bulunan galaksilerdeki süper kütleli kara deliklere aitken, bazıları ise çok uzak mesafede bulunan ve aktif galaktik çekirdek (AGN) adı verilen çok parlak kara deliklere aitti.

Araştırma ekibi, jetlerin X-ışınlarını nasıl ürettiğine dair en basit hipotezin, parçacıkların galaksinin merkezinde akımları püskürten kara delik “motorunda” ivmelendiğini ve X-ışını emisyonlarının zaman içinde değişmediğini varsaydığını belirtti. Ancak son araştırma, jetlerin uzanımı boyunca X-ışını emisyonlarında hızlı dalgalanmalar olduğunu gösterdi. Bu da jetin kara delikte ilk başladığı yerden çok uzakta, jet boyunca parçacık ivmelenmesinin değiştiğini gösteriyor.

Araştırma ekibi ayrıca, Dünya’ya yakın kara delik jetlerinde uzaktaki jetlere oranla daha fazla değişim olduğunu tespit etti. Teleskoplara ulaşan verilerde yer alan uzaktaki kara delik jetlerine ait görüntülerin evrenin daha eski dönemlerini yansıttığı düşünüldüğünde, o dönemdeki evrenin daha küçük ve ortam radyasyonunun daha yüksek olmasının jetlerdeki X-ışını yayınımını daha kararlı hale getirdiği düşünülüyor.

Araştırma ekibinin analizi, araştırmada incelenen jetlerin yüzde 30 ila 100’ünün X-ışını yayınımının kısa zaman ölçeklerinde değişkenlik gösterdiğini ortaya çıkardı. Bu değişkenlik, sadece birkaç yıl içinde gerçekleşiyor. Bu da kara delik jetlerinin dinamik yapısına ve evrimine dair yeni bilgiler sağlıyor.

Araştırma ekibi, bu keşfin kara delik jetleriyle ilgili sorulara cevap vermek için yeni gözlemler yapılmasına yol açacağını umuyor. Ayrıca Chandra’nın yanı sıra diğer teleskopların da bu konuda katkı sağlayabileceğini belirtiyor.

Kaynak: Tech Explorist