Yaklaşık 100 bin kuasarı inceleyen araştırmacılar, galaksi merkezlerindeki dev kara deliklerin birleşme sonrasında hareket edebileceği fikrini destekleyen bir bulguya ulaştı. Kara deliklerin hızlarıyla çevrelerindeki toz arasındaki bağlantı, 2016’da bilgisayar modelleriyle öne sürülen tahminle örtüşüyor.
Kara delik birleşmeleri geri tepme yaratabilir
Birmingham Üniversitesi’nden Bence Bécsy’nin yönettiği ekip, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması verilerini kullandı. Çalışma, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde yayımlandı. Bulgular kara deliklerin galaksi merkezlerinden uzaklaşabileceğine işaret etse de bu açıklamayı kesinleştirmiyor.
Büyük galaksilerin çoğunun merkezinde, Güneş’in milyonlarca ya da milyarlarca katı kütleye ulaşan bir kara delik bulunuyor. İki galaksi birleştiğinde merkezlerindeki kara delikler de birbirine yaklaşabiliyor ve sonunda birleşebiliyor.
Birleşme sırasında uzay-zamanda kütle çekim dalgaları oluşuyor. Dalgalar her yöne eşit güçte yayılmadığında yeni kara delik geri tepme kazanabiliyor. Bu hareket, kara deliği galaksinin merkezinden saatte birkaç milyon kilometreye varan hızlarla uzaklaştırabilir.
Kara delik galaksinin çekiminden kurtulamazsa yeniden merkeze yöneliyor. Merkezden geçtikten sonra karşı tarafta yavaşlıyor ve yön değiştiriyor; sarkaç gibi gidip gelirken merkezden geçtiği sırada en yüksek hızına erişiyor.
Kuasar ışığında hareket ve toz izleri
Kuasarlar, çevrelerinden gaz çeken dev kara deliklerin enerjisiyle parlayan galaksi merkezleri. Araştırma ekibi kuasar ışığını inceleyerek kara deliğin hareketine ve çevresindeki toza ilişkin işaretler aradı.
Kara deliğin yakınındaki gaz onunla birlikte hareket ederken daha uzaktaki gaz aynı hareketi izlemiyor. Bilim insanları, bu bölgelerden gelen ışık arasındaki farktan yararlanarak kara deliğin galaksiye göre hızını tahmin etti. Kuasar ışığının benzer kaynaklara kıyasla daha kırmızı görünmesi ise toz miktarını değerlendirmelerine yardımcı oldu.
Peter Raffai, Zoltán Haiman ve Zsolt Frei, 2016’da bilgisayar modellerine dayanarak bu iki özellik arasında ilişki olabileceğini öngörmüştü. Modeller, merkezden uzaklaşıp geri dönen kara deliklerin tozun yoğun olduğu galaksi merkezinden hızlı geçtiğini varsayıyordu. Buna göre hızlı hareket eden kara deliklerin bulunduğu kuasarların ışığında daha fazla toz izi görülmeliydi.
İncelenen verilerde öngörülen bağlantı ortaya çıktı: En hızlı kara delik grubundaki kuasarlarda yoğun tozla örtülme oranı, en yavaş gruptakinin üç katıydı.
Bulguların sınırları ve LISA bağlantısı
Araştırmacılar veri seçimini ve ölçüm yöntemini değiştirdiklerinde de temel sonuç değişmedi. Ancak yalnızca kara deliğin hareketini takip etmeyen gaz bölgelerinden gelen ışığı karşılaştırdıklarında, toz ile hız arasındaki ilişki görülmedi.
Ekip, yorumunun doğru olması halinde örnekteki kuasarların yaklaşık yarısının yakın geçmişte bir kara delik birleşmesi yaşamış olabileceğini belirtiyor. Bu oran modellerin varsayımlarına dayanıyor; başka fiziksel süreçlerin etkisini dışlamak için yeni gözlemler gerekiyor.
Çalışma, gelecekteki LISA uzay gözlemevinin kaç kara delik birleşmesi tespit edebileceğine ilişkin tahminlere de katkı sunabilir. Avrupa Uzay Ajansı, LISA’yı 2035’te uzaya göndermeyi planlıyor. Aralarında 2,5 milyon kilometre mesafe bulunacak üç uzay aracı, dev kara delik birleşmelerinin ürettiği kütle çekim dalgalarını arayacak.
