Bir kara delik yalnızken ışık yaymaz; yine de kütleçekimi, etrafında dolaşan ışığın yolunu değiştirir. Her geçen saniye, devasa bir yıldız kendi ağırlığı altında çökerken, kozmosun bir yerinde yepyeni bir bebek kara delik ortaya çıkar. Buna karşın, kara deliklerin kendileri görünmezdir. Geçmişte, gökbilimciler bu yıldız kaynaklı kara delikleri yalnızca bir refakatçi üzerindeki etkilerini fark ettiklerinde saptayabildiler.

Şimdiyse, bir grup bilim insanı, tamamen yalnız olan yıldız kaynaklı bir kara deliğe dair ilk doğrulanmış tespiti gerçekleştirdi. Yapılan keşif, galaksimizde görünmeden gezinen yaklaşık 100 milyon “haydut” kara deliğin mevcut olması gerektiği hesaba katıldığında daha da fazlasını bulma olasılığını gündeme getiriyor ve bu heyecan verici.

Sırtını komşulara yaslamak

Kara delikleri bulmak güçtür, zira yıldızlar gibi parlamazlar. Kütleye sahip herhangi bir şey uzay-zaman dokusunu büker ve kütle ne kadar büyükse bükülme de o kadar büyük olur. Kara delikler o kadar küçük bir alana o kadar çok kütle toplar ki, uzay kendi içine katlanır. Bu da şayet bir şey, hatta ışık bile çok yakına gelirse, yolunun her zaman kara deliğin merkezine doğru büküleceği manasına gelir.

Gökbilimciler, çevrelerini nasıl etkilediklerini izleyerek, dolaylı yollardan bu hayalet devlerden birkaç yüz tanesini saptadılar. Galaksimizdeki küçük, yıldız kaynaklı kara delik kümesinden yaklaşık 20 tanesini, kimi yıldızların görünmez refakatçilerince yutuluşunu izleyerek tespit ettiler. Kara delik komşusundan madde çekerken, materyaller kara deliğin varlığının bir işareti olarak, parlayan bir yığılma diski meydana getirir.

Gökbilimciler, onlarca yıl süren araştırmaların ardından, en sonunda izole halde bir yıldız kaynaklı kara delik buldular. Galaksimizin merkezine doğru yaklaşık 5.200 ışıkyılı uzağımızda bulunan ve henüz adlandırılmayan bu haydut kara delik, Güneş’in kütlesinin yedi katından biraz daha ağır. Etrafındaki neredeyse bütün görünür yıldızlardan daha hızlı hareket ediyor, bu durum da nasıl oluştuğuna ilişkin ipuçları sunuyor.

Bilim insanları, büyük bir yıldızın yakıtı bitip çöktüğü zaman yaşadığı süpernova patlamasının değişken olabileceğini düşünüyor. Araştırmaya öncülük eden ve ABD’nin Baltimore kentindeki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nde bir astronom olan Kailash Sahu, “Bu kara delik, doğumu esnasında onu hızlandıran bir darbeye maruz kalmış gibi görünüyor” diyor. Ekibin ulaştığı sonuçlar yayınlanmak üzere The Astrophysical Journal adlı dergiye gönderildi.

Görünmeyeni görmek

Araştırma ekibi, kara deliği tespit etmek amacıyla ‘kütlekimsel mercekleme’ ve ‘astrometri’ adlı iki kozmik tekniği birleştirdi. İlki işe yarıyor çünkü kütleçekimi uzay-zamanı büktüğü zaman, yakınlardan geçen ışığın takip ettiği yolu da değiştiriyor. Bir gök cismi gökyüzündeki görüş alanımızda daha uzak bir yıldıza çok yaklaştığında, yıldız ışığı daha yakında olan nesnenin yanından geçerken bükülür. Bükülmeyi gerçekleştiren ön plandaki gökcismi nispeten küçükse -örneğin, bir galaksi ya da galaksi kümesinden ziyade bir gezegen, yıldız ya da bir kara delikse- yaşanan sürece tam olarak ‘mikro mercekleme’ adı verilir.

Mikro mercekleme, yakında bulunan cismin doğal bir büyüteç işlevi görmesini sağlayarak uzaktaki yıldızın ışığını geçici olarak parlatır ve bu, teleskopların yakalayabileceği bir etkidir. Gökbilimciler, yıldız ışığında görülen artışın ne kadar sürdüğünü ölçerek daha yakında bulunan nesnenin büyüklüğünü yaklaşık olarak tahmin edebilirler; daha büyük nesneler daha uzun mikro mercekleme olayları yaratır. Dolayısıyla, göremediğimiz bir şeyin neden olduğu uzun bir mikro mercekleme olayı, yakınlarda haydut bir kara delik bulunduğuna işaret edebilir.

Diğer yandan, kara deliklerin varlığı yalnızca mikro mercekleme ile doğrulanamaz. Yavaş hareket eden küçük ve solgun bir yıldız da kara delik gibi görünebilir. Düşük hızı sebebiyle uzun bir sinyal üretir ve eğer yıldız yeterince solgunsa, gökbilimciler onu göremeyip sadece arka plandaki yıldızdan gelen ışığı saptayabilirler.

Astrometrinin devreye girdiği yer işte burası. Bu teknik, bir cismin konumuna dair kesin ölçümler yapmayı içerir. Gökbilimciler, bir mikro mercekleme olayı esnasında arka plandaki yıldızın konumunun ne kadar değiştiğini takip ederek, daha yakında bulunan cismin ne kadar büyük olduğunu fazlasıyla doğru bir biçimde hesaplayabilirler. Sahu, “Bir kara delik bulduğumuzu bu şekilde fark ettik” diyor: “Saptadığımız cisim o denli büyük ki, şayet bir yıldız olsa ışıltılı bir şekilde parlardı; ne var ki onda hiçbir ışık tespit etmedik.”

Yapılan keşif, yedi yıllık gözlemlerin zirvesi niteliğinde. Küçük ve yalnız kara delikleri ortaya çıkarabilen mikro mercekleme sinyalleri yaklaşık bir yıl sürer. Araştırma süresince, Optik Kütleçekimsel Mercekleme Deneyi (OGLE) ve Astrofiziksel Mikro Mercekleme Gözlemleri (MOA) adlı faaliyetler dahilinde iki yer tabanlı teleskop kullanıldı. Mercekleme etkisi, gökbilimcilerin onu yaratan gök cisminin bir kara delik olabileceğinden şüphelenmelerine yetecek kadar uzun sürdü.

İşte o zaman astrometrik ölçümler yapmaya başladılar. Yıldız ışığıyla aramıza giren cismin, arka plandaki yıldızın ışığında neden olduğu sapma o denli küçüktü ki, yalnızca Hubble Uzay Teleskobu onu saptayabildi. Araştırma ekibi, genel olarak mikro mercekleme faaliyetinden beş ilâ on kat daha uzun sürebilen astrometrik sinyali incelemek amacıyla birkaç yıl daha harcadı. Sahu, “Böylesine anıtsal bir keşfin parçası olmak aşırı derecede mutluluk verici” diyor: “On yılı aşkın bir süredir haydut kara delikler arıyordum ve nihayet bir tane bulmak çok heyecan verici! Umarım bu birçoğunun ilki olur.”

Kozmik normu oluşturmak

Netice itibariyle, gökcisminin bir kara delik olmaması hâlâ mümkün. Ayrı bir ekibin aynı olay üzerinde yaptığı inceleme, cismi yaklaşık 1.5 ilâ 4 Güneş kütlesi arasında bir yere koyuyor; bir kara delik ya da bir nötron yıldızı (bir kara delik olmak için yeterince büyük olmayan ölü bir yıldızın ezilmiş çekirdeği) olabilecek kadar hafif. Gökbilimcilerin daha önce hiç izole halde bir nötron yıldızı saptamadıkları göz önünde bulundurulduğunda, bu yine de dikkate değer bir keşif. Her iki ekibin ulaştığı sonuçlar henüz teyit aşamasında gözden geçiriliyor.

Kimi gökbilimciler bu sonuçtan bağımsız olarak, ikili sistemlerde bulunan yıldız kaynaklı kara deliklerin peşin hükümlü bir örneği temsil edebileceğini düşünüyor. Kütleleri Güneş’in kütlesinin yalnızca 5 ilâ 20 katı arasında değişir ve büyük kısmı Güneş’in kütlesinin 7 katı ağırlıktadır. Bununla birlikte, gerçek aralık çok daha geniş olabilir.

Sahu, “Öteki galaksilerde kütleçekimsel dalgalar aracılığıyla tespit edilen yıldız kaynaklı kara delikler, çoğunlukla galaksimizde bulduklarımızdan çok daha büyük; neredeyse 100 Güneş kütlesine sahiptirler” diyor: “İzole haldeki daha fazlasını bularak, gerçek kara delik popülasyonunun neye benzediğini daha doğru anlayabilir ve galaksimizde gezinen hayaletlerle ilgili daha fazla şey öğrenebiliriz.”

Yazının orijinali Astronomy sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)

Ashley Balzer- Gazete Duvar / 14.04.22