Okuma süresi: 5 dk

Bu canavar, evren şimdiki halinin 20’de 1’i yaşındayken, çoktan Güneş kütlesinin 800 milyon katına kadar büyümüş. Büyük Patlama’dan yalnızca 690 milyon yıl sonra oluşan bu dev kara delik, günün birinde bir dizi kozmik sırrın açığa çıkmasına yardım edebilir. Bunlardan biri, Büyük Patlama’nın ardından bazı kara deliklerin nasıl süratle devasa kütlelere ulaştığı veya tüm evreni kaplayan sis perdesinin nasıl kalktığı olabilir.

Milyonlarca hatta milyarca güneşe eş değer dev kütleli kara deliklerden, hemen her galaksinin kalbinde bir tane bulunduğu düşünülüyor. Araştırmalar bir süredir bu devlerin, yıldızları parçalayıp yuttuklarında olağanüstü miktarda ışık yaydığını ve muhtemelen evrendeki en parlak nesnelerden biri olan kuazarların arkasındaki itici güç
olduğunu ileri sürüyor.

Gökbilimciler kozmosun en ücra köşelerindeki kuazarları saptayabiliyorlar. En uzak demek aynı zamanda bilinen en erken kuazarler anlamına da geliyor; ne kadar uzaksa, ışığı Dünya’ya ulaşana kadar geçen süre de o kadar daha fazladır.

En eski, en uzaktaki kuazar (ULAS J1120+0641) önceki kayıtlara göre Dünya’dan 13.04 milyar ışıkyılı uzaklıktaydı ve Büyük Patlama’dan yaklaşık 750 milyon yıl sonrasından bu yana varlığını sürdürüyordu. Yeni keşfedilen kuasar (ULAS J1342+0928) ve kara deliği, 13.1 milyar ışıkyılı uzakta görünüyor.

BİR CANAVAR KARA DELİK KOLAY YETİŞMİYOR

Karadeliklerin, kozmik tarihin başlarında, dev kütlelere ulaşmak için yeterli maddeyi nasıl bulup da yuttuğunu açıklamak bilim insanlarına kök söktüren bir süreç. Bu nedenle araştırmacılar, nasıl büyüdüklerini ve evrenin geri kalanı üzerindeki etkilerini daha iyi anlamak için mümkün olduğunca fazla sayıda erken dönem dev kütleli kara delik incelemek istiyorlar.

Carnegie Bilim Enstitüsü’nden Astrofizikçi Eduardo Bañados’a göre “En uzak kuazalar astrofizikteki dikkat çekici kimi sorunlarda kilit rol oynayabilir”.

Dünya’dan görülebilen tüm gökyüzünde, yeni keşfedilen kuazar kadar parlak ve uzak olan en fazla sadece 100 kuazarın var olacağı öngörülüyor.

Bañados, “Bu özel kuazar o kadar parlak ki gözlemler için adeta altın madeni haline gelecek ve erken evreni incelemek için çok önemli bir laboratuvar olacak” diyor, “Dünya’daki en güçlü teleskoplarla bu cismi gözlemeye başlamış durumdayız. Daha fazla sürpriz olabilir”.

CANAVARI BULMA

Kuazar ULAS J1342+0928’i tespit ve analiz etmek üzere, Şili’deki Las Campanas Gözlemevi’ndeki Magellan, Arizona’daki Büyük Binoküler ve Hawaii’deki Gemini Kuzey teleskopları kullanılıyor. Bañados, “Güneş’in yaklaşık 1 milyar katına denk bu kütlenin 690 milyon yıldan kısa bir sürede toplanması gerekiyor” diyor, “Bunu elde etmek son derece zor ve teorik modellerin de bir açıklama getirmesi gerekli”.

J1342+0928 gibi kuazarlara ender rastlanıyor. Dünya’dan görülebilen tüm gökyüzünün onda birinin incelenmesi sonucu bu erken döneme ait yalnızca bir kuazar bulunmuş halde. Bu yeni keşfedilen kuazar önceki rekor sahibinden sadece 60 milyon yıl ile ayrılıyor. Yine de, aradaki fark “olayların hızla gelişmekte olduğu erken kozmik çağda, evrenin o andaki yaşının yaklaşık yüzde 10’u”. Yani illk bakışta küçük görünen bu fark, erken evrenin evrimi hakkında önemli ipuçları taşıyabilir.

Bu yeni kuasar bilim insanları için bir açıdan daha ilginç çünkü evrenin karanlık çağlardan aydınlığa çıktığı zamandan, “yeniden iyonlaşma” olarak bilinen bir dönemden geliyor. Bañados’a göre  bu dönem “Evrenin başından geçen son büyük dönüşüm ve astrofizikte şu anda gelinen son noktalardan biri”.

Büyük Patlama’nın hemen ardından evren, hızla genişleyen ve sıcak iyonlardan yani elektrik yüklü parçacıklardan oluşan sıcak bir çorba gibiydi. Yaklaşık 380 bin yıl sonra bu iyonlar, genişlemenin etkisiyle soğudu ve nötr hidrojen gazı haline geldi. Kütleçekimi maddeyi öbekler halinde ilk yıldızlara dönüştürene kadar evren karanlık kaldı. Bu
dönemde madde yoğunluğunun azalmasıyla birlikte serbest kalan şiddetli morötesi ışık, nötr hidrojen gazının uyarılmasına, iyonlaşmasına veya elektrik yüklemesine neden oldu.

ERKEN EVRENİ İNCELEMEK

Yeniden iyonlaşma dönemi hakkında bilinenler oldukça sınırlı. Önceki bazı çalışmalar, iyonizasyondan çoğunlukla büyük yıldızların sorumlu olduğunu ileri sürüyor ancak başka araştırmalara göreyse bu olayın arkasındaki asıl etken kara delikler.

Bañados, “Yeniden iyonlaşmanın nasıl meydana geldiği, evrenin nasıl bir evrim geçirdiği konusunu derinden etkileyecek” diyor.

Son bulgular, yeni keşfedilen kuazarın civarındaki hidrojenin büyük bir bölümünün nötr olduğunu ortaya çıkardı. Bu da, kuazarın yeniden iyonlaşma döneminin sonlarında oluştuğu ve analiz edildikçe bu önemli dönem boyunca yaşananlara dair önemli ipuçları verebileceği anlamına geliyor.

Öte yandan, yeniden iyonlaşma çağı hakkında gerçekten daha fazla bilgi edinmek için, bilim insanları bir-iki tane erken (uzak) kuazardan fazlasına ihtiyaç duyuyor. Bañados, “Benzer veya daha büyük mesafelerde, bu kuazardan daha fazlasını bulmalıyız” diyor, “Çok nadir oldukları için de bu son derece zor. Samanlıkta iğne aramak gibi”. Yine de, keşfedilen kuazarın bu denli parlak ve büyük olması nedeniyle, “muhtemelen ilk nesil kuazar oluşumlarından değil ve aramaya devam etmeliyiz” diye de ekliyor.

Çalışmanın detayları Nature dergisinin 7 Aralık sayısında yer alırken, makalenin aslı da Astrophysics Journal Letters dergisinde bulunuyor.

——–

Çeviren: Devin Çeşmecioğlu

Haberin linki:
https://www.scientificamerican.com/article/oldest-supermassive-black-hole-found-from-universe-rsquo-s-infancy/

Kaynak: Scientific American, Charles Q. Choi

Makale: https://arxiv.org/abs/1712.01860 “An 800 million solar mass
black hole in a significantly neutral universe at redshift 7.5”