Webb, erken evrendeki tek bir galakside üç aktif süper kütleli kara delik buldu

Gökbilimciler, evrenin bebeklik döneminden kalma tek bir galakside aynı anda madde yutan üç süper kütleli kara delik buldu. Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nün (MPE) yönettiği uluslararası ekibin bulgusu, James Webb Uzay Teleskobu'nun verilerine dayanıyor ve Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlandı. Max Planck Derneği sonuçları 12 Ağustos'ta duyurdu.

J0148-4214 adlı galaksinin kırmızıya kayması 5,02. Evrenin genişlemesi uzak galaksilerin ışığını daha uzun, daha kırmızı dalga boylarına doğru gerer; kırmızıya kayma bu gerilmenin ölçüsü ve uzaklığı hesaplamaya yarıyor. Bu değer, galaksinin ışığının bize 12,5 milyar yılda ulaştığı anlamına geliyor. Yani galaksiyi Büyük Patlama'dan yalnızca yaklaşık 1,2 milyar yıl sonraki hâliyle görüyoruz.

Uzak evrende bir ilk

Çalışmanın başyazarı, MPE'de araştırma grubu lideri Hannah Übler, bunun uzak evrende tek bir galakside üç aktif kara deliğin ilk kanıtı olduğunu söyledi. "Aktif" nitelemesi, kara deliklerin çevrelerindeki bir birikim diskinden madde çektiğini ve bu sırada parladığını anlatıyor.

Kara deliklerden ikisi galaksinin merkezinde ve izdüşümde aralarında yalnızca 620 ışık yılı var. Üçüncüsü merkezden yaklaşık 5.500 ışık yılı uzakta, galaksinin dış bölgesinde. Übler'e göre bu tablo, erken evrendeki süreçlerin büyük kara delikleri bir araya getirmekte verimli olduğunu gösteriyor ve gelecekteki kütleçekim dalgası gözlemevlerinin yakalamayı beklediği kara delik birleşmelerine zemin hazırlıyor. Avrupa Uzay Ajansı'nın LISA görevi bu tür birleşmelerin dalgalarını uzaydan dinlemek için geliştiriliyor.

Görülmeyeni hidrojen ele verdi

Bu uzaklıkta kara delikleri doğrudan görmek mümkün değil. Ekip onları, kara deliklerin kütleçekimi içinde yüksek hızla hareket eden hidrojen atomlarının tayfta bıraktığı izlerden tanıdı. Galaksinin merkezindeki tayf, en iyi birbirine yakın iki kara delikle açıklanabilen karmaşık bir yapı gösteriyordu.

İki merkezi kaynağı ayırmak için tayfsal astrometri denen bir teknik kullanıldı. Bu yöntem, belirli bir tayf çizgisinin galaksi üzerindeki konumunun ne kadar kaydığını hassas biçimde ölçüyor. Böylece teleskop iki kara deliği ayrı noktalar olarak çözemese de konumları belirlenebildi. Üçüncü kara delik dış bölgede ayrıca saptandı. MPE'nin açıklamasına göre bunu mümkün kılan, Webb'in NIRSpec aletinin integral alan tayfçekeri: Galaksinin her noktası için ayrı tayf veren bu kip olmasaydı, üç kara delikten büyük olasılıkla yalnızca biri fark edilecekti.

Kütleler ve beklenmedik bir iştah

Hesaplanan kütleler yaklaşık 80 milyon, 600 bin ve 2 milyon Güneş kütlesi. En büyüğü ile en küçüğü galaksinin merkezinde, 2 milyon Güneş kütlelik olan ise dış bölgede. Şaşırtıcı olan, en kütleli kara deliğin en hızlı beslenen olmaması. Yanındaki 600 bin Güneş kütlelik komşusu çok daha hızlı madde yutuyor; tahmin edilen beslenme hızı, kara delik büyümesine dair temel kuramların öngördüğü üst sınırı, yani Eddington sınırını bile aşıyor.

Çalışmanın ikinci yazarı MPE'den Giovanni Mazzolari, Webb verilerinin galaksinin yıldız kütlesini de ölçmeye olanak verdiğini belirtti: Toplam yaklaşık 1,3 milyar Güneş kütlesi. Bu, kara deliklerin galaksinin toplam yıldız kütlesinin önemli bir kesrini oluşturduğu anlamına geliyor.

Birleşmeye giden yol

Merkezdeki çiftin önümüzdeki birkaç yüz milyon yıl içinde birleşmesi bekleniyor. Cambridge Üniversitesi'nden ortak yazar Roberto Maiolino, sonuçların kara delik birleşmelerinin erken evrende hızlı büyüme için ek bir yol olabileceğini düşündürdüğünü söyledi. Bu, bazı kara deliklerin Büyük Patlama'dan bu kadar kısa süre sonra nasıl bu kadar büyüdüğü sorusuna yanıt arayan çalışmalar için önemli.

Dış bölgedeki üçüncü kara deliğin kökeni ise belirsiz. Daha önceki bir birleşmenin ürünü olup kütleçekim dalgalarının dengesiz salınımının yarattığı bir "geri tepme" ile merkezden dışarı itilmiş olabilir. Ya da şu anda merkeze doğru göç ediyor olabilir. Hangisinin doğru olduğunu ayırt etmek için benzer sistemlerin bulunması ve daha ayrıntılı gözlemler gerekecek.