Markarian 501'in kalbinde ikinci jet: İki dev kara delik 100 yıl içinde birleşebilir

Markarian 501 (Mrk 501) galaksisinin merkezinde bir değil, birbirine çok yakın dolanan iki süper kütleli kara delik bulunuyor olabilir. Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü'nden (MPIfR) Silke Britzen'in yönettiği uluslararası ekip, galaksinin çekirdeğinde ikinci bir madde jeti saptadı ve hareketini izledi. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayımlanan çalışmaya göre çift, kütlelerine bağlı olarak 100 yıl gibi kısa bir sürede birleşebilir. Sonuçlar Max Planck Derneği tarafından 7 Nisan 2026'da duyuruldu.

Kayıp halka: Yakın kara delik çiftleri

Hemen her büyük galaksinin merkezinde, Güneş'in milyonlarca hatta milyarlarca katı kütleli bir kara delik bulunduğu düşünülüyor. Bu devlerin nasıl bu kadar büyüdüğü ise tam bilinmiyor. Çevreden gaz toplamak tek başına çok uzun sürecek gibi görünüyor; bu yüzden başka büyük kara deliklerle birleşmeleri gerektiği düşünülüyor. Galaksi çarpışmaları evrende yaygın, dolayısıyla merkezlerindeki kara deliklerin de önce birbirinin çevresinde giderek yaklaşarak dolanıp sonunda birleşmesi bekleniyor. Ne var ki bu son evre kuramsal modellerle henüz tam anlatılamıyor ve şimdiye kadar birbirine çok yakın bir süper kütleli kara delik çifti güvenilir biçimde saptanamamıştı.

23 yıllık veride gizlenen jet

Mrk 501'in merkezindeki kara deliğin, neredeyse ışık hızında hareket eden güçlü bir parçacık jeti fırlattığı uzun süredir biliniyor. Bu jet Dünya'ya doğru yöneldiği için özellikle parlak görünüyor. Ekip, uluslararası radyo teleskobu ağlarıyla farklı frekanslarda, yaklaşık 23 yıla yayılan onlarca gözlem gününde toplanmış yüksek çözünürlüklü verileri inceledi ve ikinci bir jet buldu. Farklı yönde uzandığı için saptanması çok daha zordu. Max Planck'a göre bu, bir galaksinin merkezindeki böyle bir sistemin ilk doğrudan görüntüsü. Britzen, ikinci jeti uzun süre aradıklarını, ama hem görüp hem de hareketini izleyebilmenin tam bir sürpriz olduğunu söylüyor.

Gökbilimciler yalnızca birkaç haftalık aralıkta belirgin değişimler gözledi: ikinci jet büyük kara deliğin arkasından başlıyor ve onun çevresinde saat yönünün tersine dönüyor; süreç kendini tekrarlıyor. Britzen, verileri değerlendirmenin bir gemideymiş gibi hissettirdiğini, tüm jet sisteminin hareket halinde olduğunu ve bunun yörünge düzlemi sallanan iki kara delikli bir sistemle açıklanabileceğini anlatıyor.

Bir günlük Einstein halkası

Haziran 2022'deki bir gözlem gününde sistemden gelen ışınım halka biçiminde göründü. Einstein halkası denen bu görüntü, ışığın kütle çekimiyle bükülmesiyle oluşuyor. İkili kara delik yorumuyla tutarlı bir açıklamaya göre o gün sistem bizimle tam hizaya gelmişti; öndeki bilinen kara delik, arkadaki ikinci jetin ışığını bir mercek gibi büküp halkaya dönüştürdü.

121 günlük yörünge

Jetlerin zaman içindeki değişimi ve parlaklıklarındaki tekrarlayan desenler, iki kara deliğin yaklaşık 121 günde bir birbirinin çevresinde döndüğünü gösteriyor. Aralarındaki uzaklık Dünya-Güneş mesafesinin yaklaşık 250 ila 540 katı. Bu kulağa büyük gelse de kütleleri Güneş'in 100 milyon ila 1 milyar katı arasında olan cisimler için son derece küçük. Gerçek kütlelere bağlı olarak aradaki mesafe o kadar hızlı daralabilir ki çift 100 yıl gibi kısa bir sürede birleşebilir.

Kütle çekim dalgalarıyla izlenebilir

Mrk 501 o kadar uzak ki en gelişmiş yöntemler bile iki kara deliği ayrı ayrı görüntüleyemiyor; 2019 ve 2022'de ilk kara delik görüntülerini veren Olay Ufku Teleskobu'nun gücü bile yetmiyor. Bu yüzden yörüngenin daralması doğrudan izlenemeyecek. Ancak sistemin çok düşük frekanslı kütle çekim dalgaları yayması bekleniyor. Bu dalgalar, pulsarlardan gelen sinyallerin zamanlamasındaki küçük sapmaları ölçen pulsar zamanlama dizileriyle yakalanabilir. Avrupa Pulsar Zamanlama Dizisi ve başka ekiplerin 2023'te kanıtını bulduğu kütle çekim dalgası arka planının en olası kaynağı da süper kütleli kara delik çiftleri. Ortak yazar Héctor Olivares'e göre dalgalar saptanırsa, iki dev çarpışmaya doğru sarmal çizerken frekanslarının giderek arttığı bile görülebilir.

Bulgunun belirsizliği de göz ardı edilmemeli: kara deliklerin kendisi görülmüyor, varlıkları jetlerin davranışından çıkarılıyor; birleşme süresi de kütlelerin kesin değerine bağlı. Mrk 501 artık kütle çekim dalgası sinyallerini belirli bir kara delik çiftine bağlamak için en güçlü adaylardan biri.