Evrenin erken dönemlerinde yer alan ve maddeyi teorik olarak mümkün olandan iki kat daha hızlı tüketen devasa bir kara delik keşfedildi. Bu keşif, Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra doğan bazı kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüyebildiği gizemini daha da derinleştiriyor.
NASA'nın güçlü Chandra X-ray Gözlemevi kullanılarak yapılan gözlemlerde, Büyük Patlama'dan yalnızca 920 milyon yıl sonra oluşmuş RACS J0320-35 adlı eski bir kara deliğe odaklanıldı.
Evrenin henüz günümüzdeki yaşının yaklaşık onbeşte biri kadar olduğu bu erken dönemde bile, kara delik yaklaşık 1 milyar Güneş kütlesine ulaşmış ve hızla büyüyordu.
X-ışını, kızılötesi ve optik radyasyon üzerine yapılan yeni bir analize göre, bu süper kütleli kara deliğin, kara deliklerin ne kadar hızlı büyüyebileceğine dair teorik bir sınır olan Eddington limitini 2.4 kat aşarak büyüdüğü görülüyor. Bu sınır, kara deliklerin dışarıya yaydığı radyasyon basıncı ile kütle çekim kuvveti arasındaki ilişkiye dayanıyor.
Çalışmanın baş yazarı tarafından yapılan bir açıklamada, "Bu kara deliğin hızla büyüdüğünü görmek biraz şok ediciydi" denildi.
Bu kural dışı kara delik, erken evrende keşfedilen ilk "süper Eddington" nesnesi olmasa da, üzerine yapılacak daha fazla çalışma, bazı eski kara deliklerin kozmoloji modellerimizi neden aştığına dair soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.
Araştırma, 8 Eylül'de The Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı.
Limiti Aşmak
Kara delikler, devasa yıldızların çökmesiyle oluşan ve uzayda kütle çekimsel girdaplar yaratan kozmik nesnelerdir. Diğer kara deliklerle birleşerek ve olay ufuklarını aşan devasa madde akışlarını içine çekerek büyürler. Olay ufku, ışık dahil hiçbir şeyin kaçamayacağı bir noktadır.
En büyük kara delikler maddeyi ışık hızına yakın hızlarda kendilerine çekerken, muazzam parlaklıkta ışık halkaları oluşturabilir veya enerjiyi uzaya delici, kılıca benzeyen devasa jetler şeklinde geri püskürtebilirler. Bu "hazımsız" kara deliklerin en parlakları kuasar olarak adlandırılır ve radyasyonlarıyla tüm galaksileri gölgede bırakabilirler.
Kuasarlar, astronomlar için ideal hedeflerdir ve RACS J0320-35 de istisna değildir. İlk olarak bir radyo teleskop taramasında keşfedilen ve ardından Chandra tarafından hedeflenen bu devasa kara deliğin, elektromanyetik spektrum boyunca yayılan parlak emisyonları, araştırmacıların kara delik büyümesini incelemesi için "mükemmel bir laboratuvar" niteliğindedir.
Araştırmacılar, kara delikten yayılan X-ışını ışığının farklı dalga boylarındaki yoğunluğunu gözlemlediler ve ardından nesnenin kütlesini ve büyüme oranını tahmin etmek için kızılötesi ve optik verilerle karşılaştırdılar. Kara deliğin her yıl 300 ila 3.000 Güneş kütlesi kadar maddeyle büyüyor olması gerektiğini ve bunun, boyutuna göre Eddington limitinin ötesine geçtiğini buldular. Kara deliğin bu sınırı istikrarsızlaşmadan nasıl aşabildiği ise hala bir muamma.
Kara deliğin büyüme oranı ve yaşı dikkate alınarak, araştırmacılar nesnenin başlangıçta nasıl oluştuğuna dair varsayımlarda bulundular. Ultrahızlı büyümesi göz önüne alındığında, yerel evrendeki birçok tipik kara delik gibi, 100 Güneş kütlesinden az kütleye sahip büyük bir yıldızın çöküşünden doğmuş olabileceği sonucuna vardılar.
Bu bulgu, James Webb Uzay Teleskobu tarafından erken evrende tespit edilen diğer potansiyel süper Eddington kara delikleriyle birlikte, hızlı büyüyen kara deliklerin eski kozmosun daha yaygın bir özelliği olabileceğine işaret ediyor. Araştırmacılar, RACS J0320-35 gibi hızlı yiyicilerin, devasa enerji jetleri yayma olasılığının daha yüksek olabileceğini de eklediler.
Bu ve benzeri kara delikler üzerine yapılacak daha fazla araştırma, evrenin en eski kara deliklerinin gizemlerini çözmeye yardımcı olacak: Nereden geldiler ve bu kadar hızlı nasıl büyüdüler?
Araştırmanın ortak yazarlarından biri, "Evren ilk nesil kara delikleri nasıl yarattı? Bu, astrofizikteki en büyük sorulardan biri olmaya devam ediyor ve bu tek nesne, cevabı kovalamamıza yardımcı oluyor" dedi.
