Bilim insanları, çok farklı boyutlardaki kara deliklerin güçlü jetleri aynı evrensel kurala göre fırlatabileceğine dair kanıt buldu. Süper kütleli kara delikler bir yıldızı parçaladıktan kısa süre sonra jet üretebiliyor, ardından beslenme hızları Eddington limitinin yaklaşık yüzde 2'sine düştüğünde yüzlerce ya da binlerce gün sonra yeniden ateşlenebiliyor. Aynı eşik, Samanyolu'ndaki çok daha küçük kara deliklerden gelen jetleri tetiklediği biliniyor.
Uluslararası bir astronom ekibi, IAS'tan bir akademisyenin eş liderliğinde, kara deliklerin en dramatik davranışlarından birini yöneten görünürde evrensel bir kuralı tespit etti: güçlü jetlerin üretilmesi.
Araştırmacılar, kara deliklerin boyutlarına bakılmaksızın beslenme döngülerinin aynı kritik aşamasında jet fırlatabildiğini buldu. Bu, Güneşimizin kütlesinin yaklaşık on katı olan "yıldız kütleli" kara delikleri de kapsıyor; ayrıca milyonlarca kat daha ağır süper kütleli kara delikleri de.
Çalışma, Institute for Advanced Study'de Doğa Bilimleri Okulu'nda Martin A. ve Helen Chooljian Üyesi (2025-30) Andrew Mummery ile Batı Avustralya'daki Curtin Üniversitesi Uluslararası Radyo Astronomi Araştırma Merkezi'nde Forrest Research Foundation Bursiyeri Adelle Goodwin tarafından yürütüldü.
Yıldızları Parçalayan Kara Delikleri İzlemek
"A universal critical accretion rate for black hole jet formation" başlığıyla Nature Astronomy'de yayımlanan çalışma, çoklu dalga boylarında yıllar süren gözlemleri bir araya getiriyor. Araştırmacılar Amerika, Avustralya, Hindistan, Güney Afrika'daki teleskoplardan ve uzaydan gelen verileri birleştirdi.
Odakları, bir yıldızın süper kütleli bir kara deliğe o kadar yaklaşması sonucu yoğun kütleçekim kuvvetlerinin onu parçalamasıyla oluşan gelgit bozulma olaylarıydı. Bu olaylar ekibe, kara deliğin ani olarak büyük bir yıldızsal madde kaynağı aldıktan sonra nasıl davrandığını izleme fırsatı verdi.
Mummery, "Bu büyük bulmacayı gerçekten çözmek istedik." dedi. "Bazı süper kütleli kara delikler bir yıldızı parçaladıktan hemen sonra radyo jetleri fırlatırken, diğerleri tamamen hareketsiz görünüp aylar hatta yıllar sonra birden jetlerini ateşlemeye başlamasının nedeni ne?"
Kara delikler sıklıkla kozmik süpürgelerle kıyaslanır, ancak beslenme davranışları çok daha karmaşıktır. Goodwin, "Bir kara delik bir yıldızı parçaladığında her şeyi düzenli bir şekilde yutmaz." diye belirtti.
Yıldızsal maddenin bir kısmı kara deliğe doğru düşerken, büyük bir bölümü güçlü dış akıntılarla uzaya şiddetle atılabilir. Bu devasa kozmik "hıçkırıklar" maddeyi geniş mesafelere taşıyabilir ve bulundukları galaksilerin evrimini önemli ölçüde etkileyebilir.
Süper Kütleli Kara Delikleri İncelemenin Daha Hızlı Bir Yolu
Astronomlar uzun süredir kara deliklerin kütleleri ne kadar farklı olursa olsun aynı temel fiziksel kurallara uyduğundan şüpheleniyor. Bu fikri doğrulamak zor olmuştur çünkü süper kütleli kara deliklerin çevresindeki değişimler normalde binlerce hatta milyonlarca yıl içinde gerçekleşir.
Gelgit bozulma olayları bu sorunun üstesinden gelmenin bir yolunu sunuyor. Bir yıldız yok edildiğinde, süper kütleli bir kara delik çevresindeki ortaya çıkan beslenme olayı sadece birkaç yıl içinde gelişebilir. Bu, bilim insanlarına aksi halde gerçek zamanlı olarak izlemesi son derece zor olacak süreçler hakkında çok daha hızlı bir bakış sağlıyor.
Yeni çalışmanın temel fikri beklenmedik bir ortamda ortaya çıktı. Madrid'de bir astrofizik konferansı sırasında Mummery ve Goodwin bir barda konuşurken, küçük kara deliklerdeki jet üretimini yöneten bilinen aynı kuralın süper kütleli olanlara da uygulanabileceğini fark ettiler.
Kara Delik Jetlerinin İki Ayrı Aşaması
Fikri test etmek için araştırmacılar, optik ışık, ultraviyole ışık, X-ışınları ve radyo dalgalarındaki gözlemleri kullanarak yirmi gelgit bozulma olayını inceledi.
Örneklemi, kara deliğin beslenme hızını ve radyo dış akıntılarının zamanlamasını güvenilir şekilde belirleyebildikleri on yüksek kaliteli olaya daralttılar.
Analiz, jetlerin oluşabileceği iki ayrı dönem ortaya çıkardı.
İlki erken dönemde gerçekleşiyor; kara delik maddeyi son derece yüksek bir hızda tüketirken.
İkincisi çok daha geç ortaya çıkıyor, yıldız ilk olarak parçalandıktan yüzlerce ila binlerce gün sonra.
Bu daha geç aşamada, kara deliğin beslenme hızı, radyasyonun dışa doğru basıncının kütleçekimin içe doğru çekimiyle dengelendiği nokta olan Eddington limitinin yaklaşık yüzde ikisine düşüyor.
Bu yüzde iki eşiği özellikle önemli çünkü Samanyolu'ndaki çok daha küçük kara deliklerde jet oluşumunu tetiklediği zaten biliniyor.
Süper kütleli kara deliklerde aynı eşiğin bulunması, kara delik fiziğinin bu kısmının muazzam bir kütle aralığında esasen aynı şekilde çalıştığını gösteriyor.
Kara Deliklerin Ne Zaman Patlayacağını Tahmin Etmek
Keşif, astronomlar için pratik değere de sahip olabilir.
Araştırmacılar bir kara deliğin gecikmeli bir jet üretme olasılığının ne zaman yüksek olduğunu tahmin edebiliyorsa, gözlemleri daha verimli planlayabilir ve bu kısa ömürlü olayları gerçekleşirken yakalama şanslarını artırabilir.
Bu, yoğun talep gören teleskopların daha iyi kullanılmasını sağlayabilir ve az aktivite beklendiği durumlarda yapılan gözlem sayısını azaltabilir.
Bu patlamaları öngörebilme yeteneği, 2028'de bilimsel veri toplamaya başlaması beklenen Kare Kilometre Dizisi radyo teleskop projesi de dahil olmak üzere büyük gelecekteki gözlemevleri için özellikle faydalı olabilir.
Mummery, "Çalışmamızın evrenimiz hakkında daha derin keşiflerin önünü açmasını umuyoruz." dedi.
