Kara deliklerin dansı

Bu görüntü OJ 287 galaksisindeki iki büyük kara deliği göstermektedir. Daha küçük kara delik, aynı zamanda bir gaz diski ile çevrelenmiş olan daha büyük olanın yörüngesinde döner. Daha küçük kara delik diske çarptığında, 1 trilyon yıldızdan daha parlak bir parlama üretir. Kaynak: NASA / JPL-Caltech


Kara delikler uzayda sabit değildir; aslında, hareketlerinde oldukça aktif olabilirler. Ancak tamamen karanlık olduklarından, doğrudan gözlem yapmak ve onlarla ilgi çalışmak kolay değildir. Bilim adamları nihayet iki büyük kara delik arasındaki karmaşık bir dansın kesin zamanlamasını anladılar ve bu gizemli kozmik nesnelerin fiziksel özellikleri hakkında gizli ayrıntıları ortaya çıkardılar.

OJ 287 galaksisi, Güneş’in kütlesinin 18 milyar katından fazla olan şimdiye kadar bulunan en büyük kara deliklerden birine ev sahipliği yapıyor. Bu devin yörüngesinde dolaşan, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 150 milyon katı olan başka bir kara deliktir. Her 12 yılda bir, daha küçük kara delik, daha büyük arkadaşını çevreleyen muazzam gaz diskinden geçerek, bir milyon yıldızdan daha parlak bir ışık parlaması yaratır – tüm Samanyolu galaksisinden daha parlak. Işığın Dünya’ya ulaşması 3,5 milyar yıl sürüyor.

Ancak daha küçük kara deliğin yörüngesi dairesel değil, düzensiz bir dikdörtgen şeklindedir: Her döngüde daha büyük kara delik etrafındaki pozisyonu kaydırır ve gaz diskine yönelir.
Diske girdiğinde, diskten ters yönde hareket eden ve genişleyen iki sıcak gaz kabarcığı oluşturur.

Düzensiz yörüngesi nedeniyle, kara delik her 12 yıllık yörünge sırasında farklı zamanlarda diskle çarpışır. Bazen ışık parlamaları bir yıl kadar kısa bir sürede ortaya çıkar; diğer zamanlarda, 10 yıl arayla. Yörüngeyi modelleme ve parlamaların ne zaman gerçekleşeceğini tahmin etme girişimleri on yıllar sürdü, ancak 2010’da bilim adamları, bu oluşumları yaklaşık bir ila üç hafta içinde tahmin edebilecek bir model oluşturdular. Aralık 2015’te üç hafta içinde bir parlama görünümünü tahmin ederek modellerinin doğru olduğunu gösterdiler.

Daha sonra, 2018 yılında, Hindistan’ın Mumbai şehrinde Tata Temel Araştırma Enstitüsü’nde yüksek lisans öğrencisi olan Lankeswar Dey liderliğindeki bir grup bilim adamı, gelecekteki parlamaların zamanlamasını dört saat içinde tahmin edebileceğini iddia ettikleri daha ayrıntılı bir modelle ilgili bir makale yayınladı. Astrophysical Journal Letters‘da yayınlanan yeni bir çalışmada, bu bilim adamları 31 Temmuz 2019’da meydana gelen bir parlamayı doğru tahmin etmenin modelin doğru olduğunu doğruladığını bildiriyorlar.

İki büyük kara deliğin hareketini belirlemek çok karmaşıktır. Bilim adamları, daha küçük nesnelerde fark yaratmayacak faktörleri hesaba katmalıdır; aralarındaki asıl olay yerçekimi dalgaları denilen şeydir. Einstein’ın genel görelilik teorisi, yerçekimini bir nesnenin kütlesi tarafından uzayın bükülmesi olarak tanımlar. Bir nesne uzayda hareket ettiğinde çarpıklık, dalgalara dönüşür. Einstein, 1916’da yerçekimi dalgalarının varlığını tahmin etti, ancak Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalga Gözlemevi (LIGO) tarafından 2015 yılına kadar doğrudan gözlemlenmedi.

Parlamaların tahminini daha da hassaslaştırmak için, bilim adamları daha büyük kara deliğin fiziksel özelliklerini daha da ayrıntılı olarak incelediler. Yeni model, kara deliklerin no-hair (saçsız) teoremi olarak adlandırılan bir şey içermektedir.

1960’larda Stephen Hawking’in dahil olduğu bir grup fizikçi tarafından yayınlanan teorem, karadelik “yüzeylerinin” doğası hakkında bir tahminde bulunur. Kara deliklerin gerçek yüzeyleri olmasa da, bilim adamları etraflarında hiçbir şeyin – ışığın bile – kaçamayacağı bir sınır olduğunu biliyorlar. Bazı fikirler, olay ufku olarak adlandırılan dış kenarın engebeli veya düzensiz olabileceğini öne sürüyor, ancak no-hair (saçsız) teoremi “yüzey” in böyle bir özelliği olmadığını öne sürüyor. Yüzeyde saç bile yok (teoremin adı bir şakaydı).

Başka bir deyişle, eğer kara deliği dönme ekseni boyunca ortasından kesecek olsaydık, yüzey simetrik olurdu. (Dünyanın dönme ekseni Kuzey ve Güney Kutuplarıyla neredeyse mükemmel bir şekilde hizalanmıştır. Gezegeni bu eksen boyunca ikiye böler ve iki yarıyı karşılaştırırsanız, gezegenlerimizin çoğunlukla simetrik olduğunu görürsünüz, ancak okyanuslar ve dağlar gibi özellikler yarımlar arasında küçük farklar yaratacaktır.)

Peki, büyük kara deliğin yüzeyinin düzgünlüğü, daha küçük kara deliğin yörüngesinin zamanlamasını nasıl etkiler? Bu yörünge çoğunlukla daha büyük kara deliğin kütlesi tarafından belirlenir. Eğer büyük olan dahada büyüdüyse veya bir miktar eksilmişse, bu daha küçük kara deliğin yörüngesinin boyutunu değiştirirdi. Ancak kütle dağılımı da önemlidir.
Daha büyük kara deliğin bir tarafındaki büyük bir şişkinlik, etrafındaki uzay alanını kara deliğin simetrik olduğu duruma göre farklı şekilde bozar. Bu, küçük kara deliğin yolunu değiştirirken kara deliğin söz konusu yörüngedeki diskle çarpışma zamanlamasını ölçülebilir bir şekilde değiştirir.

NASA/Jet Propulsion Laboratory. “Spitzer telescope reveals the precise timing of a black hole dance.” ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200428223728.htm (accessed April 29, 2020).

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir