ESO’nun Şili’deki Çok Büyük teleskopu üzerinde bulunan MUSE aygıtını kullanan gökbilimciler NGC 3201 kümesinde garip davranışlar sergileyen bir yıldız keşfetti. Yıldızın Güneş’ten dört kat daha büyük kütleye sahip görünmeyen bir karadeliğin etrafında dolandığı ortaya çıktı — bulunan karadelik iki bakımdan ilk olma özelliği taşıyor; birincisi bir küresel kümede bulunan yıldızsal kütleye sahip pasif bir karadelik olması, diğeri de kütleçekim etkisiyle doğrudan bulunabilmesidir.
Küresel yıldız kümeleri çoğu gökadanın etrafında dolanan ve on binlerce yıldız içeren dev küresel yapılardır. Evrendeki en yaşlı yıldız sistemleri arasındadırlar ve gökada oluşumu ve evrimlerinin başlangıcına kadar uzanırlar. 150’den fazlasının Samanyolu’nda olduğu bilinmektedir.
Güney gökküresi takımyıldızlarından Yelken’de bulunan bu kümelerden biri olan NGC 3201 şimdilerde ESO’nun Şili’deki Çok Büyük teleskopu üzerindeki MUSE aygıtı ile inceleniyor. Uluslararası bir gökbilimciler ekibi NGC 3201’de bulunan bir yıldızın [1] garip davranışlarına şahit oldu — her 167 günde bir tekrar eden bir düzende saatte yüzbinlerce kilometre ileriye ve geriye doğru sürüklenmektedir [2].
Çalışmayı yürüten Benjamin Giesers (Göttingen Georg-August Üniversitesi, Almanya) yıldızın davranışından şüphelenmişti: “Kütlesi Güneş’in dört katından fazla ve tam anlamıyla görünmez olan bir şeyin etrafında dolanıyordu — bu sadece bir karadelik olabilirdi! Doğrudan kütleçekimi sayesinde gözlenerek bir küresel kümede bulunan ilk karadelik.”
Karadelikler ve küresel kümeler arasındaki ilişki önemli olmakla birlikte gizemlidir. Büyük kütleleri ve yaşları nedeniyle bu kümelerin çok sayıda yıldızsal-kütlede karadelik oluşturdukları düşünülmektedir — içlerinde büyük kütleli yıldızlar şeklinde oluştuktan sonra, kümenin uzun süreli yaşamı boyunca patlayıp, üzerlerine çökerek oluşmaktadırlar [3][4].
ESO’nun MUSE aygıtının eşsiz yeteneği sayesinde gökbilimciler aynı anda binlerce yıldızın hareketini ölçebiliyor. Yeni bulgu ile araştırma ekibi ilk kez bir küresel küme içinde pasif halde bulunan bir karadelik tespiti yapabildi — şu anda olay ufkundan içe doğru herhangi bir madde akışının olmadığı ve bir gaz diski ile çevrili olmayan türden bir karadelik. Kütlesi ise güçlü çekim etkisine kapılan yıldızın hareketleri ile tahmin edilebildi [5].
Gözlenen özelliklerine göre yıldızın kütlesi Güneş’in yaklaşık 0,8 katı iken gözlenemeyen gizemli eşininki yaklaşık 4,36 Güneş kütlesine sahip — neredeyse tam bir karadeliğinki kadar [6].
Küresel kümelerdeki son radyo ve X-ışın kaynaklarının tespitlerine ek olarak, 2016 yılında iki yıldızsal-kütleli karadelik birleşmesine dair kütleçekim-dalgası sinyallerinin tespit edilmesi, görece küçük karadeliklerin küresel kümelerde daha önce düşünüldüğünden daha yaygın olabileceklerine işaret editor.
Gieser son olarak şunu söylüyor: “Şimdiye kadar küresel kümelerdeki neredeyse tüm gökadaların kısa bir süre sonra yok oldukları ve buna benzer sistemlerin olmaması gerektiği bile düşünülüyordu! Ancak görünen o ki durum bu şekilde değil — bulgularımız bir küresel küme içinde bulunan yıldızsal-kütledeki bir karadeliğin kütleçekim etkisiyle ilk kez keşfedilmesini sağladı. Bu sayede küresel kümelerin oluşumu ve karadelikler ile çift yıldız sistemlerin evrimleri hakkında daha fazla şey öğrenebiliyoruz — bu da kütleçekim dalga kaynaklarının anlaşılması konusunda hayati önem taşıyor.
Notlar
[1] Bulunan yıldız ana-kol üzerindeki yaşamının sonlarındadır. Hidrojen sayesinde ürettiği enerjiyi tüketerek bir kırmızı dev yıldız olma yolunda ilerlemektedir.
[2] Samanyolu etrafında bulunan 25 küresel kümeyi içeren geniş bir tarama ESO’nun MUSE aygıtı ile MUSE konsorsiyumunun desteği sayesinde yürütülmektedir. Bu sayede her kümedeki 600 ila 27.000 yıldızın tayfları gökbilimciler tarafından incelenebilecektir. Çalışma yıldızların tekil olarak “dikey hızlarının” analizlerini de içermektedir — bu hız değeri gözlemcinin görüş doğrultusunda Yeryüzüne doğru ya da ters yöndeki hareket ölçümünü sağlamaktadır. Dikey hız ölçümleri sayesinde yıldızların yörüngeleri tespit edilerek, varsa etrafında dolandıkları büyük kütleli bir nesnenin de özellikeri ortaya çıkarılabilmektedir.
[3] Küresel kümelerde sürekli yıldız oluşumu durakladığında, yıldızsal-kütledeki karadelikler burada var olan en büyük kütleli nesneler haline gelmektedir. Genelde küresel kümelerdeki karadeliklerin kütlesi çevredeki yıldızlara göre yaklaşık dört kat daha fazladır. Son teorilere göre karadelik küme içerisinde yoğun bir merkezi bölge oluşturmakta, sonrasında ise küme maddesinden ayrışmaktadır. Kümenin merkezindeki hareketlenmelerin çoğu karadeliği dışarıya attığı ve milyarlarca yıl sonra sadece birkaçına ev sahipliği yaptığı düşünülmekteydi.
[4] Yıldızsal-kütleli karadelikler büyük kütleli yıldızlar ölünce oluşur, kendi kütleçekimleri altında çökerek güçlü hipernovalar şeklinde patlarlar. Geride kalan karadelik önceki yıldızın kütlesi civarındadır, yani birkaç ila onlarca Güneş kütlesinde.
[5] Hiçbir ışık karadeliğin çekim etkisinden kaçamayacağı için, tespitleri için ilk yöntem çevrelerindeki sıcak maddeden yayılan radyo ya da X-ışın salınımlarıdır. Ancak bir karadelik sıcak madde ile temas etmiyorsa, içine madde akımı yoksa ya da ışınım yapmıyorsa, bu durumda karadelik “durağan” ve görünmezdir, bu nedenle başka bir tespit yöntemi gereklidir.
[6] Bu çift sistemdeki ışıma yapmayan nesne doğrudan gözlenemediği için, ne olabileceğine dair alternatif ancak daha az ikna edici açıklamalar da olabilir. Belki bir üçlü yıldız sisteminde sıkıca bağlı iki nötron yıldızı ve etrafında dolandığı gözlenen bir yıldız olabilir. Bu senaryodaki çift yıldızların Güneş’in en az iki katı kadar kütleye sahip olmaları gerekir ki, bu daha önce gözlenmiş değildir.
ESO/Türkiye (Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi, Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin)
