Kara Delikler Neden Göz Kırpıyor?

Bu çizim, bir kara deliğin etrafında dönen bir sıcak gaz diskini göstermektedir. Sağa doğru uzanan gaz akışı, kara delik tarafından çekilen bir yıldızdan geriye kalanlardır. 

Kara delikler , astronomların standartlarına göre bile tuhaf şeyler. Kütleleri o kadar büyüktür ki etraflarındaki uzayı o kadar büker ki hiçbir şey, ışığın kendisi bile kaçamaz.

Ve yine de, ünlü karalıklarına rağmen, bazı kara delikler oldukça görünür. Bu galaktik boşlukların yuttuğu gaz ve yıldızlar, deliğe tek yönlü yolculuklarından önce parlayan bir disk tarafından emilir ve bu diskler tüm galaksilerden daha parlak bir şekilde parlayabilir.

Daha da tuhafı, bu kara delikler parlıyor . Parlayan disklerin parlaklığı günden güne değişebilir ve kimse bunun neden olduğundan tam olarak emin değildir.

Bu parıldamanın neden meydana geldiğini anlamak amacıyla, beş yıl boyunca gökyüzündeki en hızlı büyüyen kara deliklerin 5.000’den fazlasını izlemek için NASA’nın asteroit savunma çabasına sırtını döndük. Nature Astronomy’de 2 Şubat 2023’te yayınlanan bir makalede cevabımızı bildirdik: Bu, sürtünme ve yoğun yerçekimi ve manyetik alanların yönlendirdiği bir tür türbülans.

Kara Delikler Devasa Yıldız Yiyenlerdir
Galaksilerin merkezinde yer alan ve milyonlarca ya da milyarlarca güneş büyüklüğünde olan süper kütleli karadelikleri inceliyoruz .

Kendi galaksimiz Samanyolu’nun merkezinde yaklaşık 4 milyon güneş kütlesiyle bu devlerden biri var. Çoğunlukla, galaksinin geri kalanını (güneşimiz dahil) oluşturan 200 milyar kadar yıldız, merkezdeki kara deliğin etrafında mutlu bir şekilde yörüngede dönüyor.

Ancak, tüm galaksilerde işler o kadar huzurlu değil. Galaksi çiftleri yerçekimi yoluyla birbirini çektiğinde, birçok yıldız galaksilerinin kara deliğine çok yaklaşabilir. Bu, yıldızlar için kötü biter: Parçalanırlar ve yutulurlar.

Bunun, bir milyar güneş ağırlığındaki kara deliklere sahip galaksilerde gerçekleşmiş olduğundan eminiz, çünkü başka nasıl bu kadar büyüyebileceklerini hayal edemiyoruz. Geçmişte Samanyolu’nda da olmuş olabilir.

Kara delikler ayrıca daha yavaş ve daha yumuşak bir şekilde beslenebilir: kırmızı devler olarak bilinen geriatrik yıldızlar tarafından püskürtülen gaz bulutlarını emerek.

Bu çizim dizisi, bir kara deliğin yanından geçen bir yıldızı nasıl yutabileceğini gösteriyor. 1. Normal bir yıldız, bir galaksinin merkezindeki süper kütleli bir kara deliğin yanından geçiyor. 2. Kara delik, yıldızın dış gazlarını çekim alanına çeker. 3. Gelgit kuvvetleri yıldızı parçalıyor ve ayırıyor. 4. Son olarak kara delik, yıldız kalıntılarını çevresinde halka şeklinde bir halkaya çeker. Bu, sonunda muazzam miktarda ışık ve yüksek enerjili radyasyon açığa çıkararak kara deliğin içine çekilecek.

Kara Delik Besleme Süresi
Çalışmamızda evrendeki en hızlı büyüyen 5.000 kara deliğin beslenme sürecini yakından inceledik .

Daha önceki çalışmalarda, en doyumsuz iştahı olan kara delikleri keşfettik. 2022’de her saniye Dünya kadar malzeme yiyen bir kara delik bulduk . 2018’de, her 48 saatte bir tüm güneşi yiyen başka bir kara delik keşfettik .

Ancak gerçek beslenme davranışları hakkında pek çok sorumuz var. Deliğe giden malzemenin, tüm galaksileri gölgede bırakacak kadar parlak olabilen parlak bir “yığılma diskine” dönüştüğünü biliyoruz. Gözle görülür şekilde beslenen bu kara deliklere kuasar denir.

Bu kara deliklerin çoğu çok çok çok uzakta – disklerin herhangi bir detayını görmemiz için çok uzak. Yakınlardaki karadeliklerin etrafındaki bazı yığılma diskleri görüntülerine sahibiz, ancak bunlar yıldızlarla ziyafet çekmek yerine yalnızca bir miktar kozmik gaz solumaktadırlar.

Beş Yıllık Titreşen Kara Delikler
Bu çizimde, daha küçük bir kara delikten (solda) gelen ışık daha büyük bir kara deliğin etrafında kıvrılıyor ve diğer tarafta neredeyse ayna görüntüsü oluşturuyor. Bir kara deliğin yerçekimi, uzayın dokusunu bükebilir, öyle ki kara deliğin yakınından geçen ışık onun etrafında kavisli bir yol izleyecektir.

Son çalışmamızda NASA’nın Hawaii’deki ATLAS teleskobundan alınan verileri kullandık. Her gece (hava izin verirse) tüm gökyüzünü tarar ve dış karanlıktan Dünya’ya yaklaşan asteroitleri izler.

Bu tüm gökyüzü taramaları, arka planın derinliklerindeki aç karadeliklerin parıltısının gece kaydını da sağlıyor. Ekibimiz, bu kara deliklerin her birinin, birikim diskinin köpüren ve kaynayan parlak girdabının neden olduğu parlaklıktaki günlük değişimleri gösteren beş yıllık bir film hazırladı.

Bu kara deliklerin göz kırpması bize birikim diskleri hakkında bir şeyler söyleyebilir.

1998’de astrofizikçiler Steven Balbus ve John Hawley, manyetik alanların disklerde nasıl türbülansa neden olabileceğini açıklayan bir ” manyeto-dönme dengesizlikleri ” teorisi önerdiler. Bu doğru fikirse, o zaman diskler düzenli kalıplarda cızırdamalıdır. Diskler yörüngede döndükçe ortaya çıkan rastgele desenlerde parıldarlardı. Daha büyük diskler yavaş bir pırıltı ile daha yavaş yörüngede dönerken, daha küçük disklerdeki daha sıkı ve daha hızlı yörüngeler daha hızlı yanıp söner.

Ancak gerçek dünyadaki diskler, daha fazla karmaşıklık olmaksızın bu kadar basit olduğunu kanıtlayabilir mi? (“Basit”in, uzayın kırılma noktasına kadar eğildiği, yoğun yerçekimi ve manyetik alanlara gömülmüş ultra yoğun, kontrolden çıkmış bir ortamda türbülans için doğru sözcük olup olmadığı belki de ayrı bir sorudur.)

İstatistiksel yöntemler kullanarak, 5.000 diskimizden yayılan ışığın zaman içinde ne kadar titrediğini ölçtük. Her birindeki titreme modeli biraz farklı görünüyordu.

Ancak boyutlarına, parlaklığına ve rengine göre sıraladığımızda ilginç desenler görmeye başladık. Her diskin yörünge hızını belirleyebildik — ve saatinizi diskin hızında çalışacak şekilde ayarladığınızda, tüm titreme modelleri aynı görünmeye başladı.

Bu evrensel davranış gerçekten de “manyeto-dönme kararsızlıkları” teorisi tarafından tahmin edilmektedir. Bu rahatlatıcıydı. Bu akıllara durgunluk veren girdapların sonuçta “basit” olduğu anlamına geliyor.

Ve yeni olanaklar açar. Yığışım diskleri arasında kalan ince farkların, onlara farklı yönlerden baktığımız için ortaya çıktığını düşünüyoruz.

Bir sonraki adım, bu ince farkları daha yakından incelemek ve bir kara deliğin yönünü ayırt etmek için ipuçları taşıyıp taşımadıklarını görmek. Sonunda, gelecekteki kara delik ölçümlerimiz daha da doğru olabilir.

Christian Wolf , Avustralya Ulusal Üniversitesi’nde astronomi ve astrofizik doçentidir. Avustralya Araştırma Konseyi’nden (ARC) fon almaktadır ve Avustralya Astronomi Derneği’nin (ASA) bir üyesidir.

Bu makale The Conversation’dan Creative Commons lisansı altında yeniden yayınlanmıştır. Orijinal makaleyi burada bulabilirsiniz .