Dönen Kara Delik Uzaya Işık Hızında Plazma Bulutu Püskürttü

Astronomlar, dünyadan neredeyse 8000 ışık yılı uzaklıktaki bir kara delikte hızla dönen jetleri keşfettiler. Parçacık fiziğinde jetler; hadronizasyon (yani kuark ve gluonlardan çıkan hadronların oluşum süreci) sonucu koni şeklinde bir geometri biçiminde oluşan hadron ve diğer parçacıklar bulutu olarak düşünülebilir.

29 Nisan günü Nature’da yayımlanan araştırma, V404 Cygni kara deliğinden çıkan jetlerin, daha önce bu kadar kısa zaman dilimlerinde hiç görülmemiş şekilde davrandığını gösteriyor.

Jetler, -potansiyel olarak yalnızca birkaç dakika uzaklıktaki- yüksek hızlı plazma bulutları ile birlikte dönerken, kara delikten dışarı doğrultuda farklı yönlere doğru püskürüyorlar gibi görünüyor.

Yanlış hizalanma

Uluslararası Radyo Astronomi Araştırma Merkezi’nin (International Centre for Radio Astronomy Research “ICRAR”) Curtin Üniversitesi ayağı baş yazarı Doçent Dr. James Miller — Jones, kara deliklerin evrendeki en aşırı nesnelerden biri olduğunu söyledi.

“Bu şimdiye dek karşılaştığım en olağanüstü kara delik sistemlerinden biri.”

“Birçok kara delik gibi, yakındaki bir yıldızdan besleniyor. Gazı yıldızdan uzağa çekiyor ve bu maddelerden kara deliği çevreleyen yerçekimine doğru spiraller şeklinde bir malzeme diski oluşturuyor.”

“V404 Cygni’de farklı olan şeyin; malzeme diski ile kara deliğin birbirlerine göre yanlış olarak hizalanması olduğunu düşünüyoruz. Bu, diskin iç kısmının dönen topaç gibi sallanmasına ve ateşleme yönünü değiştirirken farklı yönlerde fırlamasına neden oluyor gibi görünüyor…”

V404 Cygni

V404 Cygni ilk olarak 1989’da büyük bir jet ve radyasyon patlaması çıkardığında kara delik olarak tanımlandı.

Astronomlar arşive ait fotografik plakalara bakarak, 1938 ve 1956’daki erken dönem gözlemlerde kara delikte gerçekleşmiş patlamalara rastladılar.

Doçent Miller — Jones, V404 Cygni’nin 2015 yılında 2 hafta süren çok daha parlak bir patlama yaşadığı zaman, dünyanın dört bir yanındaki teleskopların olup bitenleri incelemek için harekete geçtiğini söyledi.

“Herkes, üzerine atlayabileceği her teleskoba sarıldı” ve “Yani bu inanılmaz gözlemsel kapsamaya sahibiz”.

Kütle çekimiyle dans eden jetler

Doçent Miller — Jones ve ekibi kara deliği okuduğunda, jetlerinin daha önce hiç görülmemiş bir şekilde davrandıklarını gördüler.

Jetlerin genellikle kara deliklerin kutuplarından direk olarak ateşlendiği düşünüldüğünde, farklı zamanlarda farklı yönlerde ateş eden bu jetler sıradışı bir davranış sergiliyorlardı.

Ve üstüne üstük -birkaç saatten fazla olmayacak bir periyotla- çok hızlı bir şekilde yön değiştiriyorlardı.

Doçent Miller — Jones, jetlerin hareketindeki değişimin, bir kara delik etrafındaki dönen madde diski olan “birikim diski” yüzünden olduğunu söyledi.

V404 Cygni’nin birikim diskinin 10 milyon kilometre genişliğinde olduğunu ve iç kısımdaki birkaç bin kilometrenin parlak patlamalar nedeniyle şişip sallandığını söyledi.

Doçent Miller — Jones, “Birikim diskinin iç kısmı, jetleri onun etrafında dolaştırmak için etkili bir şekilde kullanıyor” dedi.

“Bunu yavaşlatan bir topacın yalpalaması gibi düşünebilirsiniz, yalnızca bu durumda, yalpalama Einstein’ın genel görelilik teorisinden kaynaklanıyor.”

Yakın zamanda çok defa gördüğümüz radyo teleskoplarının yeni tekniklerle kullanılmasına bir örnek daha

Araştırmacılar bu gözlem için, Amerika Birleşik Devletleri boyunca, Karayipler’deki Virjinya Adası’ndan Havai’ye kadar 10 farklı radyo teleskobundan oluşan bir “çok uzun çizgisel dizi”den (Very Long Baseline Array) yararlandılar.

Alberta Üniversitesi’nden kısa süre önce doktorluk derecesi alan ve şu anda Havai’de çalışan araştırmanın ortak yazarlarından Dr. Alex Tetarenko, jetlerin hızla yön değiştirmesinin, bilim insanlarını radyo teleskoplarının kullanımı konusunda farklı bir bakış açısına doğru zorladığını söyledi. Genç bilim insanı Dr. Tetarenko Havai’de Doğu Asya Gözlemevi Üyesi (East Asian Observatory Fellow) olarak çalışmakta.

Çok hızlı bir olayı görüntülemeyi başardılar

Dr. Tetarenko; “Tipik olarak, radyo teleskopları birkaç saatlik gözlemden tek bir görüntü üretir” dedi. “Fakat bu jetler o kadar hızlı yön değiştiriyorlardı ki, 4 saatlik bir görüntüde sadece bir bulanıklık gördük. Bu bir saniyelik enstantane hızı ile bir şelale fotoğrafı çekmek gibiydi.”

Bunun yerine araştırmacılar her biri yaklaşık 70 saniye uzunluğunda 103 ayrı görüntü ürettiler ve bir araya getirdiler.

Dr Tetarenko, “Bunu yaparak çok kısa bir süre içinde bu değişiklikleri görebildik” dedi.

ICRAR’ın Curtin Üniversitesi ayağına da dayanan bu çalışmanın bir diğer ortak yazarı Dr. Gemma Anderson, iç toplama diskinin sallanmasının, evrendeki diğer aşırı olaylarda da meydana gelebileceğini söyledi.

Dr. Anderson, “Kara deliğin dönüşü ve içine doğru çektiği malzemelerden oluşan diskin hareketleri birbirleri ile yanlış bir hizaya girdiğinde, kara delik daha hızlı beslenmeye başlar ve böyle bir şeyi görmeyi beklersiniz” dedi.

“Bu, evrende çok hızlı bir şekilde beslenen süper kütleli kara delikler ya da bir kara delik bir yıldızı parçaladığında oluşan gelgit ve bozulma olayları gibi bir sürü başka parlak ve patlayıcı olayı içerebilir.”

Çalışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.

James C. A. Miller-Jones, Alexandra J. Tetarenko, Gregory R. Sivakoff, Matthew J. Middleton, Diego Altamirano, Gemma E. Anderson, Tomaso M. Belloni, Rob P. Fender, Peter G. Jonker, Elmar G. Körding, Hans A. Krimm, Dipankar Maitra, Sera Markoff, Simone Migliari, Kunal P. Mooley, Michael P. Rupen, David M. Russell, Thomas D. Russell, Craig L. Sarazin, Roberto Soria & Valeriu Tudose. A rapidly-changing jet orientation in the stellar-mass black hole V404 Cygni. Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1152-0