Yeni araştırmalar erken evrende yıldız çarpışmalarının yaygın olduğunu gösteriyor. Bu durum süper kütleli kara deliklerin hızlı büyümesini ve James Webb Uzay Teleskobu’nun gördüğü tuhaf Little Red Dotsların varlığını açıklayabilir.
Araştırma ekibi erken evreni simüle etti ve yıldız sistemlerinin yoğun şekilde paketlendiğini, yıldızların birbirine sık sık çarptığını buldu. Hızlı çarpışmalar ilgili yıldızları yok ederken, daha yavaş çarpışmalar tekrarlayan birleşmelere yol açtı. Bu süreç tek bir aşırı kütleli yıldız oluşturdu. Bu yıldız yaşamının sonunda çökerek olağan dışı büyük kara delikler oluşturabilir. Bunlar ilk süper kütleli kara deliklerin tohumları olabilir.
Yoğun yıldız ortamları modern evrende galaksilerin merkezlerinde hâlâ var. Ancak bu ortamlar ultra kütleli yıldızların doğmasına yol açacak türden çarpışmalara elverişli değil. Bunun nedeni modern galaksilerin merkezlerinde zaten süper kütleli kara deliklerin bulunması. Bu kara deliklerin büyük kütleçekimsel etkisi yörüngedeki yıldızları hızlandırıyor. Meydana gelen çarpışmalar yüksek hızlı ve yıkıcı oluyor, bu yüzden aşırı kütleli yıldız oluşmuyor.
"Simülasyonlarımızın belki de en tuhaf sonucu, yıldızların küme içinde tekrar tekrar birleşerek tüm kümenin kütlesine eşit dev bir yıldız oluşturabilmesi," dedi UCLA’dan Claire Williams. "Bu kadar büyük bir yıldız yaşamının sonuna geldiğinde, modellerin önerdiğine göre tek seçeneği kendi içine çökerek kütleli bir kara deliğe dönüşmek olabilir."
Büyümüşsün! Süper kütleli kara delikler bu kadar hızlı nasıl büyüdü?
Evren henüz 1 milyar yaşında bile değilken süper kütleli kara deliklerin varlığı, JWST’nin 2022’den beri onları tespit etmeye başlamasından bu yana astronomları şaşırtıyor.
Kara deliklerin süper kütleli statüye, yani Güneş’in milyonlarca veya milyarlarca katı kütleye sahip olmaya ulaşması için beslenme ve birleşme süreçlerini tamamlamaları en az 1 milyar yıl gerektirir.
Bilim insanlarının öne sürdüğü bir açıklama, süper kütleli kara deliklerin sıfırdan başlamaması. Bunun yerine ara kütleli kara delikler adı verilen kara delik tohumlarından oluşuyorlar.
Normalde kütleli bir yıldız çöktüğünde, Güneş’in kütlesinin 10 ila 100 katı arasında bir kütleye sahip yıldız kütleli bir kara delik doğar. Bu, modern galaksilerin merkezlerini domine eden ve kütlesi Güneş’in milyonlarca ila milyarlarca katı olan süper kütleli kara deliklerden oldukça küçüktür.
Ara kütleli kara deliklerin Güneş’in kütlesinin 100 ila 100 bin katı arasında bir kütleye sahip olduğu düşünülüyor. Bu iki kozmik dev aile arasında yer alıyorlar. Sorun şu ki, tek bir yıldızın ara kütleli bir kara delik oluşturacak kadar kütleye sahip olması gerekmiyor. Bu değerlendirme, 13,8 milyar yaşındaki modern evrende yakın kozmik çevremizde gördüğümüz koşullar için geçerli. Daha uzak evrende ve daha geriye gittiğimizde koşullar çok farklıydı.
Nitekim bu yeni simülasyonlarda yoğun yıldız kümelenmesi ortamlarında böyle tohumlar ortaya çıktı. Bu bulgu, büyüme süreçlerine erken bir başlangıç sağlayarak gizemi çözebilir.
"Modelimizde yoğun yıldız kümeleri, kütleli kara delik tohumları için doğal bir doğum yeri sağlıyor," dedi Williams. "Kara deliği oluşturan aynı ortam, sonraki büyümesini etkileyen yıldızları ve gazı da sağlayabilir."
Ancak bu iki bir arada bir durum olabilir. JWST erken evrende Little Red Dots adı verilen gök cisimlerini de rutin olarak keşfediyor. Little Red Dots merak uyandırıcı çünkü kozmos 2 milyar yaşına ulaştığında tamamen ortadan kaybolmuş görünüyorlar.
Little Red Dots kozmik odada bulunan fil
Little Red Dots erken evrende son derece kompakt cisimler ve adlarını kırmızı nokta gibi görünmelerinden alıyorlar.
"Little Red Dots astronomide çok konuşulan bir konu. Little Red Dots’u anlamaya çalışan araştırmacıları, filin bir parçasına dokunarak filin neye benzediğini tarif etmeye çalışan kör insanlara benzetebilirsin; herkes dokunduğu parçaya göre farklı tarif eder," dedi UCLA araştırmacısı Smadar Naoz. "Araştırmamız bu bakış açılarının birkaçını bir araya getiriyor ve filin daha fazlasını görmemize yardımcı olabilir."
Bu cisimlerin gerçek doğası hakkında birçok öneri var, ancak bir teori onların merkezinde hızla büyüyen bir kara delik barındırdığını öne sürüyor.
Ekip simülasyonları, Little Red Dots’un tekrarlayan yıldız çarpışmalarıyla sürekli sarsılan yoğun yıldız kümeleri olabileceğini gösteriyor. Bu durum çok büyük bir yıldız oluşmasına yol açıyor ve bu yıldız sonunda ara kütleli bir kara deliğe dönüşüyor.
Peki evren 2 milyar yaşına bastığında neden Little Red Dots yoktu?
Büyük Patlama’dan sonra 1 milyar yıldan daha az bir sürede evren düzenli sarmal galaksilerden yoksundu. Bunun yerine yıldız doğumunun yoğun ve kaotik kümeleriyle doluydu. Bu bölgeler sık yıldız çarpışmalarıyla sarsıldığı için ultra kütleli yıldızların oluşup ara kütleli kara deliklere çökmesi için koşullar uygundu.
Ancak evren soğuyup genişledikçe bu bölgeler çok daha az kaotik galaksilerin yapı taşları hâline geldi. Dolayısıyla Little Red Dots ara kütleli kara deliklerin oluşması için gerekli kaotik yıldız kümeleriyse, dengeye doğru ilerleme bunların evrenden birdenbire kaybolmasını açıklayabilir. Kozmos artık Little Red Dots’u sürdürmek için yeterince ekstrem değildi.
Ekip araştırmasını Pazartesi günü 26 Ekim’de Astrophysical Journal’da yayımladı.
