Webb: Samanyolu'nun merkezindeki kara deliği besleyen gaz metalce zengin

Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik Sagittarius A*'nın (Sgr A*) çevresinde dolanan gazın, Güneş'e göre daha fazla ağır element içerdiği ortaya çıktı. Kanada'daki McGill Üniversitesi Trottier Uzay Enstitüsü'nden araştırmacıların James Webb Uzay Teleskobu verileriyle yaptığı çalışma The Astronomical Journal'da yayımlandı; üniversite sonuçları 19 Ekim'de duyurdu.

Gökbilimde "metal", hidrojen ve helyumdan ağır her element için kullanılan bir terim: karbon, oksijen, demir ya da altın bu gruba giriyor. Araştırmacılara göre gazdaki metal miktarı önemli, çünkü gazın ne kadar hızlı soğuduğunu, bu da kara deliğin gazı ne kolaylıkla kendine çekebileceğini etkiliyor.

Kara deliğin "sofrası" neden önemli?

Yaklaşık 4 milyon Güneş kütlesindeki Sgr A*, bize en yakın "sakin" süper kütleli kara delik. Çalışmanın baş yazarı, Prof. Daryl Haggard'ın araştırma grubunda doktora öğrencisi olan Nicole Ford, McGill'in açıklamasında şöyle diyor: "Galaksimizin merkezinde maddeyi kendine çeken bir kara delik olduğunu biliyoruz, ancak diğer süper kütleli kara deliklere göre çok daha az ve daha yavaş madde yuttuğunu görüyoruz. Bunun nedenini anlamanın bir parçası, yutabileceği malzemenin, yani gazın, tozun ve çevresinde dolanan yıldızların özelliklerine bakmak."

Sgr A*, diğer süper kütleli kara deliklerden çok daha yakında olduğu için ayrıntılı incelenebiliyor. Bu nedenle buradaki bulguların, uzak galaksilerin merkezlerindeki kara deliklerin çevresinde metallerin nasıl dağıldığını anlamaya da yardım edebileceği belirtiliyor.

Webb ne gördü?

Ekip, Webb'in orta kızılötesi aleti MIRI'nin tayf birimiyle galaksi merkezinin en iç 0,1 parseklik (yaklaşık üçte bir ışık yılı) bölgesini inceledi. Bu bölgede, "Mini Sarmal" (Minispiral) adı verilen ve kara deliğin çevresinde dolanan iyonlaşmış gaz kolları bulunuyor. Makalenin özetine göre Mini Sarmal'ın "Çubuk" ve "Kuzey Kol" adlı bölümleri, kendine özgü biçimleri ve hareketleriyle birbirinden ayrıldı.

Webb, bunlara ek olarak kara deliğe gökyüzü düzleminde yaklaşık 0,05 parsek mesafede, X7 adlı yapı da dahil olmak üzere birkaç küçük gaz topağı da gördü. Bu topaklar bize doğru saniyede 600 kilometreyi aşan hızlarla hareket ediyor.

Araştırmacılar her gaz yapısındaki neon, argon, kükürt, nikel ve demir oranlarını ayrı ayrı ölçtü. Sonuçlara göre Mini Sarmal'daki gaz, Güneş'tekinin yaklaşık 1,8 katı metal içeriyor. Gazı aydınlatan ışınımın, Wolf-Rayet adı verilen, kütleli ve çok sıcak yıldızlardan geldiği görülüyor. Ölçümler, nikel ve demir içeren toz tanelerinin önemli ölçüde parçalandığını da gösteriyor. Hızlı hareket eden küçük topaklarda iyonlaşmanın daha yüksek, toz bozulmasının daha güçlü olması, bu yapıların yerel ve hızlı şok dalgalarıyla karşılaşıyor olabileceğini düşündürüyor.

Gaz ve yıldızlar birlikte mi doğdu?

Araştırmacılara göre metal zenginleşmesi büyük olasılıkla zaman içinde patlayan ve maddesini kara deliğin çevresine saçan yıldızlardan kaynaklanıyor. Ekip ayrıca gazın, kara deliğin çevresinde dolanan yıldızların birçoğuyla benzer bileşimde olduğunu buldu. Bu benzerlik, gazın ve yıldızların aynı malzemeden, birlikte oluşmuş olabileceğine işaret ediyor. Araştırmacılar, çalışmanın Dünya'ya bu elementlerin birçoğunu sağlayan süreçleri anlamaya da katkı sunabileceğini belirtiyor.

Kara deliğin geçmiş patlamaları gazdan okunabilir mi?

Aynı ekipten doktora sonrası araştırmacı Mayura Balakrishnan'ın The Astrophysical Journal'da yayımlanan ikinci çalışması bu bulguyu tamamlıyor. Sgr A*, X ışınında sık sık parlıyor; ancak araya giren yoğun toz yüzünden morötesi ışınımı doğrudan ölçülemiyor. Ekip, kara deliğin parlamalarının çevredeki gazın kızılötesi tayf çizgilerinde iz bırakıp bırakmadığını Webb ile aradı.

Çalışmanın özetine göre yaklaşık 1 ile 8 saatlik gecikmelerde hiçbir kızılötesi çizgide parlamalarla bağlantılı bir değişim görülmedi. Araştırmacılar bunu, gazın yayıldığı alanın genişliği ve gazın soğuma sürelerinin parlamalardan çok daha uzun olmasıyla açıklıyor. McGill'in açıklamasına göre bu sonuç, kara deliğin geçmişteki patlamalarını dışlamıyor; yalnızca çevredeki gazın, kara deliğin etkinlik geçmişini güvenilir biçimde kaydetmediğini gösteriyor.

Sırada ne var?

Ford'a göre kara deliğin maddeyi nasıl çektiğini anlamak için bu gözlemlerin, gazın uzun zaman ölçeklerinde nasıl evrildiğini gösteren benzetimlerle karşılaştırılması gerekiyor. Yani Sgr A*'nın neden bu kadar "iştahsız" olduğu sorusu henüz yanıtlanmış değil; ama araştırmacılar artık kara deliğin önündeki yakıtın neyden yapıldığını çok daha iyi biliyor.