Evrenin erken dönemlerine dair çalışmalar yaparken bilim insanları pek çok varsayımda bulunmak durumunda kalır. Ancak bazen, bu varsayımları doğrulamamızı veya değiştirmemizi sağlayan daha iyi enstrümanlar elde ederiz.
En parlak kuasar olarak bilinen süper kütleli bir kara deliğin, yani J0529'un incelenmesinde de durum tam olarak böyle oldu.
Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) Çok Büyük Teleskop (VLT) İnterferometresi üzerindeki GRAVITY+ aracını kullanan geniş bir araştırmacı ekibinin yeni yayımlanan bir çalışması, bu eşsiz nesnenin Geniş Salım Bölgesi'ni (BLR) haritalandırarak, önceki tahminlerden 10 kat daha küçük yeni bir kütle hesaplaması yaptı.
Bu kütleyi daha iyi anlamak gerekirse, Güneş'in kütlesinin hala 800 milyon katı olduğunu belirtmek gerekir. Peki, orijinal 10 milyar güneş kütlesi tahmini ile yeni tahmin arasındaki bu devasa farkın nedeni ne?
Bu durumda, VLT'nin interferometresi gibi daha iyi bir teknoloji, J0529'u keşfeden orijinal araştırma ekibinin yaptığı ve özellikle evrenin erken dönemlerindeki kara deliklerin boyutlarını anlamamız açısından daha büyük çıkarımları olan yaygın bir varsayımı çürüttü.
Daha önce, bir kara deliğin kütlesini hesaplamanın standart yolu, kara deliği çevreleyen yığılma diskinin yörünge hızının karesini alıp kara deliğe olan mesafeyle çarparak yaklaşık bir değer elde etmekti.
J0529, evren henüz 1,5 milyar yaşındayken, yaklaşık 12,5 milyar ışık yılı uzaklıkta 2024'te keşfedildiğinde, araştırmacılar uzaklığı biliyorlardı. Yığılma diskinin yörünge hızını ise yaydığı ışık çizgilerinin genişliğini ölçerek belirleyebileceklerini düşündüler.
Yayılan ışık çizgileri, yığılma diskinin aşırı ısınmış gaz ve tozundan yayılan ışıktan gelen spektral sinyallerdir.
Yörünge hızlarının standart hesaplaması, "daha geniş" bir yayılan ışık çizgisinin, gazın daha hızlı yörüngede döndüğü temel varsayımına dayanır. Bu, bize doğru (maviye kaymış) ve bizden uzaklaşan (kırmızıya kaymış) malzemeleri yansıtacağı için geniş olurdu.
J0529'un son derece geniş bir yayılan ışık çizgisine sahip olması, gazın hızla hareket ettiğinin varsayılmasına yol açtı. Bu da merkezdeki süper kütleli kara deliğin, gazı bu kadar hızlı hareket ettirecek kadar olağanüstü büyük olması gerektiği anlamına geliyordu.
GRAVITY+ aracını kullanan araştırmacılar, VLT'nin dört adet 8 metrelik teleskobundan gelen ışığı tek bir "sanal" teleskopa birleştirerek gözlemsel gücü önemli ölçüde artıran bir interferometre görevi gören bu aletle, J0529 etrafındaki Geniş Salım Bölgesi'ni, yani süper kütleli kara deliğin yörüngesinde dönen bulutlar alanını doğrudan görebildiler.
Bu gözlemde, kara delikten saniyede 10.000 km hızla uzaklaşan devasa bir gaz jetini gördüler. Kara deliklerin etraflarındaki her şeyi emdiği ve hiçbir şeyin kaçmadığı düşüncesiyle bu durum başta çelişkili gibi görünebilir.
Ancak, yerçekimi etkileri yığılma diskindeki malzemelerde büyük bozulmalara neden olabilir, böylece madde olay ufkuna girmeden önce inanılmaz hızlarda dışarı atılır.
Ve yığılma diskinin kara deliğin etrafındaki yörünge hızı, kütlesinin hesaplanmasındaki ana bileşenlerden biri olduğu için, bu tür jetler ev sahibi kara deliklerin kütle ölçümlerini de bozabilir.
J0529'un durumunda tam olarak olan da buydu. Saniyede 10.000 km'lik jet, orijinal araştırmacıların baktığı spektral çizgileri büyük ölçüde genişletti ve J0529'dan gelen aşırı geniş çizgilerin, kara deliğin kütlesiyle ilgisi olmayan dış akışlardan değil, aşırı yörünge hızlarından kaynaklandığı varsayıldı.
Dış akışlar uzamsal olarak gözlemlendikten sonra, araştırmacılar bu dış akışların değerini spektral çizgilerden çıkararak J0529'un kütlesini yeniden hesaplayabildiler. Bu da sonuçta, orijinal tahminin yalnızca yaklaşık %10'u kadar bir kütle ortaya çıkardı. Ancak tekrar belirtmek gerekirse, J0529 hala Güneş'in 800 milyon katı büyüklüğünde.
Bu çalışma, astrofizikteki bazı karmaşık sorunlara da ek kanıtlar sunuyor; örneğin, süper kütleli kara deliklerin, Büyük Patlama'dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra Güneş'in milyarlarca katı büyüklüğüne nasıl ulaşabildiği gibi.
J0529'un parlak dış akış jetleri, bir nesnenin kütlesi verildiğinde parlayabileceği maksimum parlaklık olan ve onu büyüten malzemeyi uzaklaştırmayacak olan "Eddington Limiti"ni aşan bir süreç olan Süper-Eddington Yığılması (Super-Eddington Accretion) ile besleniyor.
Bir kara delik bir süre boyunca Eddington limitini aşarak büyüyebilir, ancak bunu yaparken uzun vadede toplam boyutundan bir miktar fedakarlık eder, çünkü aksi takdirde kütlesine katkıda bulunacak malzemeler kendi ışığından kaynaklanan basınçla dışarı atılır.
Bu şekilde dışarı atılan jetler, galaksilerin oluşumu üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir, çünkü yolları üzerindeki yıldız oluşumunu durdurabilir ve jetin oluştuğu galaksi dışındaki diğer galaksilere madde dağıtabilir.
Daha güçlü teleskoplar elde ettikçe, bu uzak galaksilerde neler olup bittiğine dair daha net bir resim elde edebileceğiz.
Ve umarız bu resimler, Evren hakkındaki bilgilerimiz hakkındaki varsayımlarımızı kontrol etmemizi sağlarken, orada neler bulabileceğimize dair yeni bilgiler de sunar.
Teknolojik ilerlemenin bilimsel keşifleri mümkün kıldığı bu döngünün neden bu kadar güçlü olduğunun bir parçası da budur.
