Evrenin uzak köşelerinde yer alan süper kütleli bir kara delik, şimdiye kadar görülen en hızlı oranlardan biriyle madde yuttuğu tespit edildi. Bu keşif, kozmosun ilk dönemlerindeki kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüdüğü sorusuna ışık tutabilir.
Büyük Patlama'dan yalnızca 920 milyon yıl sonra var olan ve RACS J0320-35 olarak adlandırılan bir kuasar galaksisinin merkezindeki kara delik, teorik maksimum madde tüketme oranı olan Eddington limitinin 2.4 katı hızla madde yiyor gibi görünüyor. Bu durum, süper kütleli kara deliklerin, evren henüz bir milyar yaşına gelmeden milyarlarca Güneş kütlesine ulaşmasını açıklayabilir.
Bilim insanları, bu olağanüstü beslenme biçiminin, yani süper Eddington birikiminin, genç evrende süper kütleli kara deliklerin nasıl bu denli devasa boyutlara ulaştığını anlamamızda önemli bir rol oynayabileceğini düşünüyor.
Süper kütleli kara delikler, evrende kritik öneme sahip varlıklardır. Galaksiler, bu kara deliklerin sağladığı yerçekimsel merkez etrafında döner ve kara delikler, galaksilerin bir arada kalmasını sağlayan bir tür yapıştırıcı görevi görür.
Ancak, bu devasa yapılar aynı zamanda büyük bir gizem barındırıyor. Milyonlarca, hatta milyarlarca Güneş kütlesine sahip süper kütleli kara delikler, evrenin ilk milyar yılına ait kozmik tarihte karşımıza çıkıyor. Bu durum, zamanla maddeyi yiyerek yavaşça oluşmuş olamayacakları anlamına geliyor.
Bunun nedeni, bir kara deliğin belirli bir anda sadece belirli bir miktarda maddeyi yutabilmesidir. Bir kara deliğin beslenebileceği maksimum sürdürülebilir oran, Eddington limiti olarak adlandırılır. Bir kara delik büyük miktarda madde çektiğinde, bu madde doğrudan içine düşmez; bunun yerine, bir girdaptaki su gibi döner. Bu dönen diskteki madde yalnızca en iç kenarlardan kara deliğin olay ufkuna doğru ilerleyebilir. Aynı zamanda, diskteki muazzam sürtünme ve yerçekimi, maddeyi aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtır ve bu da onun ışık saçmasına neden olur.
Ancak ışığın bir özelliği de basınç uygulamasıdır. Tek bir fotonun etkisi az olsa da, aktif bir süper kütleli kara deliğin birikim diskinden yayılan yoğun ışıma bambaşka bir durumdur. Belirli bir noktada, ışınımın dışarı doğru uyguladığı basınç, kara deliğin içeri doğru uyguladığı yerçekimsel çekimle dengelenir ve bu durum, maddenin daha fazla yaklaşmasını engeller. İşte bu Eddington limitidir.
Bununla birlikte, kısa süreler için bir kara deliğin madde birikim oranı Eddington limitini aşabilir; bu da radyasyon basıncı maddeyi geri itmeden önce inanılmaz miktarda maddeyi yemesine olanak tanır. Bu süper Eddington birikimi, bilim insanlarının Büyük Patlama'dan sonra kara deliklerin bu kadar kısa sürede nasıl bu kadar büyüyebildiğini açıkladığı yollardan biridir.
Bu teorinin geçerliliğini ispatlamak için gözlemsel kanıtlar elde etmek gerekir. Ancak evrenin başlangıcı uzay-zaman açısından çok uzak olduğu için bu kolay bir iş değildir.
RACS J0320-35, bu kanıtlardan biri olabilir. 2023 yılında, NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından elde edilen X-ışını verilerinde tespit edilen bu inanılmaz derecede parlak nesne, evrenin ilk milyar yılındaki herhangi bir nesneden daha parlaktı.
Ardından, Dev Metrewave Radyo Teleskobu, Avustralya Teleskobu Kompakt Dizisi ve Avustralya Büyük Baz Dizisi kullanılarak takip radyo gözlemleri yapıldı. Bu verilerin analizi, galaksinin ışığının elektromanyetik spektrum boyunca nasıl dağıldığını ortaya koydu.
Araştırmacılar daha sonra bu veriyi, süper Eddington birikimi için geliştirilmiş elektromanyetik dağılım modelleriyle karşılaştırdılar. RACS J0320-35'ten gelen ışığın bu modellere yakın bir eşleşme gösterdiğini buldular. Bu da, galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin süper Eddington birikimiyle adeta ziyafet çektiği anlamına geliyor.
Bu bulgunun daha fazla doğrulanması gerekse de, araştırmacılar güçlü bir argüman sunuyor. Bu da RACS J0320-35'in, her şeyin başlangıcında süper kütleli kara deliklerin nasıl oluşup büyüdüğünü modellemek için kullanılabilecek bir araç haline gelebileceği anlamına geliyor.
Araştırmanın sonuçları, The Astrophysical Journal Letters'da yayımlandı.
