Hemen hemen tüm büyük galaksilerin merkezinde süper kütleli bir kara delik bulunur. İki galaksi birleştiğinde kara delikleri ikili bir çift oluşturabilir; yani birbirine bağlı bir yörüngeye girerler. Her ne kadar bu ikilinin eninde sonunda birleşeceği varsayılsa da böyle bir şey şimdiye kadar gözlemlenmemişti.
Öte yandan, süper kütleli kara deliklerin birbirlerinden birkaç ışıkyılı uzaklıkta olabileceğine dair kanıtlar olmasına rağmen, görünüşe göre hiçbiri bu kesin mesafeyi aşma kapasitesine sahip değil. Böyle bir olayın mümkün olup olmadığı sorusu son parsek problemi olarak biliniyor ve onlarca yıldır gökbilimciler arasında tartışılıyor. Yakın zamanda The Astrophysical Journal bilimsel bülteninde yayınlanan bir makalede araştırmacılar bu soru hakkında yeni fikirler sunuyorlar.
Popular Science Türkçe’nin aktardığı araştırmaya göre araştırma ekibi, ABD Ulusal Bilim Vakfı’na (NSF) bağlı NOIRLab tarafından işletilen Gemini Uluslararası Gözlemevi’nin diğer yarısı olan Hawaii’deki Gemini Kuzey Teleskobu’ndan elde edilen verileri kullanarak, gözlemlenen verileri analiz etti. siyah. delik yolu.
Bu, her iki nesnenin de ayrı ayrı görülebilecek kadar ayrıntılı olarak yakalandığı tek süper kütleli kara delik ikili sistemidir. Geçmişte iki süper kütleli kara delik içeren galaksilere ilişkin gözlemler yapılmıştı, ancak bu durumlarda kara delikler birbirinden binlerce ışık yılı uzaktaydı; B2 0402+379 ikilisi gibi sınırlı bir yörüngede olamayacak kadar uzaktaydılar…
İkili aynı zamanda şimdiye kadar doğrudan gözlemlenen en küçük ayrılma rekorunu da elinde tutuyor (yalnızca yaklaşık 24 ışıkyılı). Kara deliklerin desteklediği daha düşük parçalanma olasılıklarına sahip başka kaynaklar da mevcut olsa da, bunlar dolaylı gözlemler yoluyla çıkarılmıştır ve bu nedenle ikili adaylar olarak daha iyi sınıflandırılabilir. Her ne kadar bu yakın ayrılık güçlü bir birleşmeyi öngörse de, daha sonraki çalışmalar, çiftin üç milyar yıldan fazla bir süre bu mesafede sıkışıp kaldığını ortaya çıkardı. Bu durum akıllara bu gecikmenin neden oluştuğu sorusunu getiriyor.
KARA DELİKLERİN TOPLAM KÜTLESİNİ BAŞARIYLA BELİRTTİLER
Sistem dinamiklerini ve durdurulan füzyonu daha iyi anlamak için araştırma ekibi, Genimi North’un Çoklu Cisim Spektrografından (GMOS) arşiv verilerini inceledi. Veriler araştırmacıların kara deliklerin etrafındaki yıldızların hızını belirlemesine olanak sağladı.
Stanford Üniversitesi’nden fizik profesörü ve makalenin ortak yazarı Roger Romani, “GMOS’un mükemmel duyarlılığı, galaksinin merkezine daha yakından baktığımızda yıldızların artan hızlarının haritalarını oluşturmamıza olanak sağladı” diyor. “Bu bilgiyle orada bulunan kara deliklerin toplam kütlesini çıkarabildik.”
Araştırma ekibi ikilinin kütlesinin Güneş’inkinden 28 milyar kat daha büyük olduğunu tahmin ediyor ve bu da çifti şimdiye kadar ölçülen en ağır kara delik çifti yapıyor. Ölçüm, ikili sistemin oluşumu ve ana galaksinin tarihi hakkında değerli bilgiler sağlamanın yanı sıra, süper kütleli kara deliklerin ikilisinin olası bir birleşmeyi geciktirmede anahtar rol oynadığı yönünde uzun süredir devam eden bir teoriyi de destekliyor. ve ark. tarafından ortaya atılan bu teorinin, galaktik merkezlerin onlarca yıl boyunca uzun süre boyunca yapılan gözlemlere dayanılarak oluşturulduğu ileri sürülüyor.
Uluslararası Gemini Gözlemevi’nin NSF program yöneticisi Martin Still, “Uluslararası Gemini Gözlemevi veri arşivi, bilimsel keşiflerin altın madenidir” diyor. “Süper kütleli kara deliklerin bu olağanüstü ikili sisteminin kütle ölçümleri, bu zengin arşivi araştıran yeni çalışmaların potansiyel etkisinin büyüleyici bir örneğidir.”
İkili sistemlerin nasıl oluştuğunu anlamak, bunların birleşip birleşmeyeceğini ve ne zaman birleşeceklerini tahmin etmeye yardımcı olabilir. Çok sayıda ipucu, ikili sistemin birden fazla galaksinin birleşmesiyle oluştuğunu gösteriyor. Bunlardan ilki, B2 0402+379 olarak adlandırılan ‘fosil kümesi’dir; yani yıldızların ve bir galaksinin tamamına eşdeğer gazın tek bir dev galakside birleşmesiyle oluşmuştur. Ayrıca, toplam kütleleriyle birlikte iki süper kütleli kara deliğin varlığı, bu kara deliklerin, birden fazla galaksideki çok sayıda küçük kara deliğin karışımından ortaya çıktığını düşündürmektedir.
Süper kütleli kara delikler galaktik birleşme sonrasında kafa kafaya çarpışmazlar. Bunun yerine yakın mesafeden kaybolurlar ve birbirine bağlı bir yörüngeye yerleşirler. Yapılan her geçişte kara deliklerin açığa çıkardığı enerji çevredeki yıldızlara aktarılıyor. Çift enerji kaybettikçe birbirlerine sadece birkaç ışıkyılı uzaklıkta olana kadar yakınlaşırlar. Daha sonra yerçekimi radyasyonu devreye giriyor ve ikisi birleşiyor. Bu süreç yıldız kütleli kara delik ikili dosyalarında doğrudan gözlemlenmiş olsa da (ilk örnek 2015 yılında kütleçekim dalgalarının keşfiyle fark edildi), süper kütleli bir kara delik ikilisinde hiçbir zaman gözlemlenmedi.
Sistemin son derece büyük kütlesi hakkındaki yeni bilgiler sayesinde araştırmacılar, yörüngeyi yavaşlatmak ve ikili sistemi bu kadar yakına getirmek için alışılmadık derecede fazla sayıda yıldıza ihtiyaç duyulacağını belirlediler. Bu süreçte kara delikler yakındaki maddelerin neredeyse tamamını dışarı atarak galaksinin çekirdeğinde hiçbir yıldız ve gaz bırakmadı. İkilinin yörüngesini daha da yavaşlatacak hiçbir malzeme kalmadığından füzyon son aşamalarda durdu.
Romani, “Normalde, daha hafif kara delik ikili dosyalarına sahip galaksiler, ikisini hızlı bir şekilde bir araya getirmeye yetecek kadar yıldız ve kütle içerir” diye açıklıyor. Bu ikili sistem çok ağır olduğundan işin yapılabilmesi için çok sayıda yıldıza ve gaza ihtiyaç vardır. “Fakat ikili galaksi, merkezini bu tür materyallerden temizledi ve kendisini bizim çalışmamız için erişilebilir hale getirdi.”
Çiftin aradaki boşluğu aşıp milyonlarca yıllık bir zaman ölçeğinde birleşip birleşemeyeceği veya bu yörünge belirsizliğinde süresiz olarak devam edip edemeyecekleri henüz bilinmiyor. Bir araya gelirlerse; Ortaya çıkan kütleçekim dalgaları, yıldız kütleli kara delik birleşmelerinin yarattığı dalgalardan yüz milyonlarca kat daha güçlü olacak. İkisinin bu son mesafeye başka bir galaktik birleşme yoluyla ulaşması da mümkün. Böyle bir durumda sisteme ek madde veya potansiyel üçüncü bir kara delik girecek ve ikisinin yörüngeleri birleşecek kadar yavaşlayacak. Ancak B2 0402+379 bir fosil kümesi olduğundan başka bir galaktik birleşme pek olası görünmüyor.
Stanford Üniversitesi’nde lisans öğrencisi ve makalenin baş yazarı Tirth Surti, “B2 0402+379’un çekirdeğini daha fazla inceleyerek ne kadar gaz bulunduğunu göreceğiz” diyor. “Bu bize süper kütleli kara deliklerin sonunda birleşip birleşmeyeceği veya ikili olarak mı kalacağı hakkında daha fazla bilgi verecek.”
