Yarım milyar ışık yılı uzaklıktaki göz alıcı bir galaksi, insan ölçeğinde, hatta belki de sadece bir asır içinde gerçekleşecek bir süper kütleli kara delik çarpışmasına canlı bir tanıklık etme fırsatı sunabilir. Son zamanlarda Mrk 501 adlı blazar galaksisinden gelen tuhaf ışık üzerine yapılan yeni bir analiz, bu galakside tek değil, kendi yüksek hızlı madde jetlerini yöneten iki süper kütleli kara delik bulunduğunu ileri sürüyor. Henüz kesin bir tespit olmasa da, Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü'nden gökbilimci Silke Britzen liderliğindeki bir çalışmaya göre, bu durum galaksinin sıra dışı davranışını açıklayan en ikna edici açıklama olarak öne çıkıyor.
Eğer bu teori doğrulanırsa, kozmolojinin en büyük sırlarından biri kapımızda olabilir: Güneş'in milyonlarca, hatta milyarlarca katı kütleye sahip süper kütleli kara delikler arasındaki ilk birleşme gözlemi. Britzen ve meslektaşları, “Şu ana kadar bir blazar çekirdeğinde doğrudan görüntüleme yoluyla ikili bir jet sistemi tespit edilmedi. Bu nedenle, mevcut çalışma, ikili bir jet sisteminin ilk tespitini rapor ediyor ve bu da bu blazarın çekirdeğindeki süper kütleli kara delik ikilisini ima ediyor.” diye belirtiyor.
Her büyük galaksinin merkezinde, etrafında galaksinin geri kalanının döndüğü kozmik çekirdek olarak yer alan süper kütleli kara deliklerin bulunduğu düşünülüyor. Bu devasa varlıklar inanılmaz kütlelere ulaşabilir ve birkaç karmaşık sorunu beraberinde getirir. En acil olanlardan biri, bu kadar büyük kütlelere nasıl ulaştıklarıdır. Güneş'in kütlesinin onlarca katı olan yıldızsal kütleli kara delikler, ölen devasa yıldızların çöken çekirdeklerinden oluşur. Bunların bir araya gelerek daha büyüklerini oluşturabileceğini ve bilinen en büyüğünün yaklaşık 225 Güneş kütlesine ulaştığını biliyoruz.
Ancak milyonlarca kat daha büyük kütleli kara deliklerin oluşum ve evrim yolları daha gizemlidir. Bunun bir nedeni, tek bir süper kütleli kara delik birleşmesinden kaynaklanan ve büyümelerini birleşmeler yoluyla nasıl sağladıklarını anlamak için en iyi araç olacak kütleçekimsel dalgaları tespit etmek için yeterli araçlara sahip olmamamızdır. Fakat süper kütleli kara delikler, çok daha küçük akrabaları kadar gizemli değillerdir. Bu devler, etraflarında dönen büyük miktarda malzemeyi adeta yutarlar, bu süreçte ısınır ve ışıkla parıldarlar. Ardından, kara deliğe düşen malzemenin bir kısmı olay ufkunun dışındaki manyetik alan çizgileri boyunca yönlendirilir. Bu malzeme, kara deliğin kutuplarına doğru hızlanır ve plazma jeti olarak uzaya muazzam bir güçle fırlatılır, radyo ışığında parlar. Hem parlayan disk hem de yüksek hızlı jetler teleskoplarımız tarafından tespit edilebilir; bu da açgözlü bir süper kütleli kara deliğin belirgin işaretidir.
Galaksilerin daha büyük hale gelmek için çarpıştığını biliyoruz ve evrende devam eden galaksi çarpışmalarının pek çok örneği mevcut. Merkezlerindeki süper kütleli kara delikler de birbirine doğru çekilir. Merkezinde ikili veya daha fazla süper kütleli kara delik bulunan, nihayetinde birbirlerine yaklaşmaları beklenen sarmal bir yörüngede kilitlenmiş, birleşme sonrası galaksilerin birkaç örneği mevcuttur.
Yaklaşık 464 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan Mrk 501, astronomların bir ikili süper kütleli kara deliğe ev sahipliği yaptığından şüphelendiği bir galaksidir. Ancak Mrk 501, aktif bir süper kütleli kara deliğe ve neredeyse doğrudan Dünya'ya doğrultulmuş göreceli bir jete sahip bir blazardır. Elektromanyetik spektrum boyunca inanılmaz derecede parlaktır, bu da çekirdeğinin ayrıntılı analizlerini biraz zorlaştırmaktadır.
Britzen ve meslektaşları, Mrk 501'in merkezindeki değişiklikleri birden fazla radyo dalga boyunda izlemek için ultra yüksek çözünürlüklü radyo teleskoplarına başvurdular. Gözlemleri yaklaşık 23 yıl sürdü, bu da jet üzerindeki parlak özellikleri zaman içinde takip etmelerini sağladı. Araştırmacılar, bu değişiklikleri kullanarak galaksinin merkezi motoruna yakın malzemelerin nasıl hareket ettiğini yeniden yapılandırdılar ve işte o zaman garip bir şey ortaya çıktı. Desen, radyo çekirdeği etrafında saat yönünün tersine dönen daha soluk bir jeti olduğunu düşündürüyordu.
Britzen, “Verileri değerlendirmek bir gemideymiş gibi hissettiriyordu. Tüm jet sistemi hareket halinde. İki kara delikten oluşan bir sistem bunu açıklayabilir: Yörünge düzlemi sallanıyor.” diyor. Ekip daha sonra gözlemledikleri hareketi modelledi ve davranışın ikinci bir süper kütleli kara deliğin varlığıyla daha kolay açıklandığı sonucuna vardı. Dalgalanan ışıkta iki periyot buldular. Biri yedi yıl sürdü ve araştırmacılar bunu, bir topacın dengesizce dönmesi gibi jet sistemindeki bir titremeyle tutarlı buldular. Diğeri ise sadece yaklaşık 121 gündü; bu da Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin 250 ila 540 katı bir mesafeyle ayrılmış iki kara deliğin yörünge periyoduna tutarlı olabileceğini belirttiler. Süper kütleli kara delikler gibi devasa nesneler için bu son derece yakın bir mesafedir.
Bu aynı zamanda bir parsekin çok küçük bir kesridir ve bu da yaklaşık 3.2 ışık yılıdır. Bu durum, “son parsek problemi” olarak bilinen bir şey nedeniyle ilgi çekicidir. Modallere göre, süper kütleli kara delikler birbirlerinin etrafında dönerken, yörünge enerjilerini çevrelerindeki yıldızlara ve gazlara aktarırlar, bu da karşılıklı yörüngelerinin giderek küçülmesine neden olur. Aralarındaki mesafe azaldıkça, momentumlarını çalabilecek madde miktarı da azalır. Bir parsek kadar uzaklığa geldiklerinde, galaktik çevreleri daha fazla yörünge çöküşünü destekleyemez hale gelir, bu nedenle kara deliklerin yörüngesi çok uzun bir süre - evrenin mevcut ömründen daha uzun bir süre - durabilir.
Eğer Mrk 501 gerçekten bir ikili süper kütleli kara deliğe ev sahipliği yapıyorsa, çiftin yörünge ayrımı en fazla sadece 0.0026 parsektir; bu da bu tür ikililerin aşılması fiziksel olarak çok zor görünen bir boşluğu kapatmanın bir yolunu bulabileceğini düşündürmektedir.
Nihayetinde, bu henüz doğrulanmamış ikili, birbirlerine bu kadar yakın olacağı için, çarpışmalarından önceki süre gerçekten çok kısa olabilir; araştırmacılara göre 100 yıldan az. Bu nedenle, MRK 501, özellikle yaydıkları düşük frekanslı kütleçekimsel dalgaları tespit edebilecek pulsasyon zamanlama dizileri ile izlemeye değer.
Radboud Üniversitesi'nden gökbilimci Héctor Olivares, “Eğer kütleçekimsel dalgalar tespit edilirse, iki devin çarpışmaya doğru sarmal çizerek ilerlemesiyle frekanslarının istikrarlı bir şekilde yükseldiğini bile görebiliriz ve bu da bir süper kütleli kara delik birleşmesini gözlemlemek için nadir bir şans sunar.” diyor. Makale, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayınlanmak üzere kabul edilmiştir.
