Normalde kara delikleri yakınlarındaki yıldızlar dahil tüm maddeyi silip süpüren ve yok eden canavar gök cisimleri olarak biliyoruz. Ancak 19 Ocak 2022’de Nature’da yayınlanan bir çalışmanın¹ sonuçları, bizden milyonlarca ışık yılı uzaklıktaki bir kara deliğin, yıldızları sadece yok etmenin aksine yeni yıldızlar oluşturduğunu gösteriyor. Peki evrenin en yıkıcı gök cisimlerinden biri olarak bilinen bir kara delik, nasıl olur da yeni yıldızlar yaratabilir? 

Yıldız oluşturan kara delik, bizden yaklaşık 35 milyon ışık yılı uzaklıktaki Henize 2-10 galaksisinde yer alıyor. Henize 2-10, bir yıldız patlama (starburst) galaksisi ve bir kara deliğin nasıl yeni bir yıldız oluşturabileceği sorusunu cevaplamanın yolu, bu galaksileri anlamaktan geçiyor. 

Yıldız Patlama (Starburst) Galaksileri

Yıldız patlama galaksileri için normal galaksilerin aksine yıldız oluşumlarının çok daha hızlı biçimde ve yüksek oranlarda gerçekleştiği galaksiler diyebiliriz. Öyle ki bir yıldız patlama galaksisinde 1 milyon yıl içerisinde oluşan yıldızların sayısı Samanyolu galaksisi gibi standart bir galaksidekinin yüzlerce katı kadar fazla olabiliyor.² Starburst galaksilerinin her bölgesinde yıldızlar oluşabilse de galaksi çekirdeğinin yakınlarındaki bölgelerde yıldız oluşumları çok daha hızlı gerçekleşiyor. Ancak bu galaksilerde yıldızlar neden daha hızlı oluşuyor?

Çünkü yıldız patlama galaksileri, çoğunlukla herhangi iki galaksinin birbiriyle etkileşmesi sonucunda ortaya çıkıyor. Diğer bir deyişle, yıldız patlama galaksilerinin aslında birbiriyle çarpışan/birleşen galaksilerin sonucunda ortaya çıkan bir gök objesi olduğunu söyleyebiliriz.³ Nitekim bu galaksilerin görüntülerine baktığımızda galaksi deyince ilk aklımıza gelen simetrik, küresel veya sarmal yapılarla pek karşılaşmıyor; daha çok düzensiz yapılar görüyoruz.

Bu yüzden örneğin Henize 2-10 galaksisini ilk keşfeden astronom Karl Henize, şeklinden dolayı bu galaksiyi bir bulutsu zannedip, kataloglara da gezegenimsi bulutsu olarak kaydetmişti. Farklı galaksilerin birleşecek kadar yakınlaşmaları sonucu başlayan kütleçekimsel etkileşimler ya da diğer bir deyişle gel-git etkileri, galaksiyi düzensiz hale getirirken gaz ve tozların bazı bölgelerde sıkışıp, topaklanmalarını kolaylaştırıyor. Birleşen ve topaklanan yıldızlararası maddeler ise yeni yıldızların doğumu için mükemmel bir ortam hazırlamış oluyor. 

Bunun için verebileceğimiz en güzel örneklerden biri olarak Anten Galaksileri'ni gösterebiliriz. Birleşen iki galaksinin sonucunda tek bir galaksi halini almaya devam Anten Galaksileri'nin çekirdeğinin yakınlarında, mavi renkte görebildiğimiz bölgelerde biriken ve sıkışan gaz ve tozlar milyonlarca yeni yıldızın doğmasını sağlıyor.⁴

Birleşen ya da yakınlaşan galaksiler sonucu ortaya çıkan yıldız patlama galaksilerinin görece küçük bölgelerinde çok fazla madde birikimi gerçekleştiği için, bu tür galaksilerde yüksek kütleli kara deliklerle karşılaşmamız da hiç şaşırtıcı değil. Cüce galaksi olarak da sınıflandırılan Henize 2-10 galaksisindeki yıldızların sayısı, Samanyolu’ndaki yıldızların sayısından yaklaşık 10 kat daha az. Ancak buna rağmen, kütleçekimsel etkileşimler nedeniyle bu galaksideki kara delik, Güneş’in 1 milyon katı kadar kütleye sahip.

Ayrıca buradaki kara delik, evrendeki diğer tüm süperkütleli kara deliklerle olduğu gibi yakınlarındaki gaz bulutlarından ya da yıldızlardan madde çalıyor. Kara deliğin merkezine düşen hiçbir madde, hatta ışık bile kara delikten kurtulamıyor. Ancak, yine tüm süperkütleli kara deliklerdeki gibi, kara delik yeterince hızlı biçimde dönüş sergilediği için toplanma diskindeki maddelerin bir kısmı jet akımları şeklinde kara delikten onlarca ışık yılı uzaklıklara fırlatılıyor.

Yani kara deliklerin içerisinden çıkıp da uzaya fırlıyormuş gibi gözüken bu jetler aslında kara deliğin kendisinden değil, toplanma diskindeki dönüş sayesinde oluşan manyetik etkileşimlerden kaynaklanıyor.⁵

Kara Delik Nasıl Yeni Yıldızlar Oluşturabiliyor?

Keşfin baş kahramanı olan Henize 2-10 Galaksisi'ndeki yıldız oluşturan kara delik de uzaya diğer kara delikler gibi jetler fırlatıyor. Normal şartlar altında yıldız oluşturan kara delikten çıkan bu jetler, gaz bulutlarına ulaştığında bu bölgeleri yıldızların oluşması için gerekli olan sıcaklıktan çok daha fazlasına ulaştırır ve yeni yıldızların oluşması için oldukça verimsiz bir hâle getirir. Ancak Henize 2-10 galaksisindeki yıldız oluşturan kara delik kütlesini, Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin kütlesiyle kıyasladığımızda, 4 kat daha düşük kütleli olduğunu görüyoruz.

Bu kara deliğin diğer süperkütleli kara deliklere göre daha küçük oluşu, kara delikten yayılan jetlerin de diğer süperkütleli kara deliklerin aksine, etrafındaki gaz bulutlarına daha “nazik” davranmasına yol açıyor. Yayılan bu jetler sayesinde galaksideki gaz bulutları bir taraftan sıkışırken, aynı zamanda yıldız oluşumu için tam da olması gereken sıcaklıklara kavuşuyor. Yani burada her ne kadar bir kara deliğin içerisinden çıkıp da doğan yıldızlardan bahsetmesek de bu kara delik, yeni yıldızların oluşması için adeta bir tür katalizör görevi görüyor. 

Yıldız Oluşturan Kara Delik Keşfi Bize Ne Anlatıyor?

Keşif, bilim insanlarına kara deliklerin kökenine dair daha önce göremediğimiz ipuçları sunuyor. Çünkü her şeyden önce hâlâ süperkütleli kara deliklerin evrende nasıl ve neden oluştuğunu çözebilmiş değiliz. Süperkütleli kara deliklerin kökenine ve nasıl oluştuğuna dair şimdilik elimizde üç farklı varsayım var. 

Süperkütleli Kara Deliklerin Kökenine Dair Yaklaşımlar

Bu varsayımlardan hiçbiri bugüne dek tam mânâsıyla kanıtlanabilmiş değil. Ancak Henize 2-10 gibi bir cüce galaksi, kozmik zaman ölçeğine kıyasla çok kısa bir ömre sahip. Her ne kadar cüce starburst galaksileri, yaklaşık 10 milyon yıl gibi bir ömre sahip olsalar da 10 milyar yıl ömre sahip standart bir galaksiye göre ömürleri kozmik zaman ölçeğinde 1 ay gibi gibi kısa bir süreye tekabül ediyor. İşte cüce starburst galaksilerdeki yıldız oluşumlarından, kara delik aktivitelerine kadar her şeyin bugün evrende gözlemlediğimiz standartlara karşı çok daha hızlı tezahür etmesi, bu galaksilerin evrenin erken aşamalarında ne olduğuna dair bir tür simülasyon görevi görmesini sağlıyor. 

Üstelik yıldız patlama galaksileri, yıldızların ham maddesi olan gaz ve tozların bolluğu nedeniyle evrenin en parlak galaksileri... Ancak burada bahsettiğimiz parlaklık, görünür ışıkta gözlenen bir parlaklık değil. Bu galaksilerdeki gaz ve tozlar ışığın görünür dalgaboyunu absorbe ediyor ve kızılötesi ışık olarak yeniden yayıyor. Bu da yıldız patlama galaksilerinin ışığın kızılötesi dalgaboyuna göre en parlak galaksiler olmasını sağlıyor. Öyle ki bu galaksilerin yaydığı enerjinin %98 kadarı kızılötesi dalgaboyunda... Kıyaslamak açısından bu değer, galaksimiz Samanyolu’nda %30 kadar. 

Sonuç

Yıldız oluşturan kara delik keşfine ön ayak olan fotoğrafları çeken teleskobun, 30 yılı aşkın bir süredir çalışan ve kızılötesi ışığa aşırı duyarlı olmayan Hubble Uzay Teleskobu olduğundan bahsetmek gerekiyor.

Dolayısıyla tıpkı geçtiğimiz haftalarda fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu gibi, uzayı ışığın kızılötesi dalgaboyunda gözlemlemek amacıyla özel olarak donatılmış bir teleskop, kızılötesi evrenin en parlak galaksileri olan ve gökbilimsel olayların diğer galaksilere göre onlarca kat daha hızlı gerçekleştiği bu gök adalara bakarak, evrenin geçmişinde neler yaşandığına dair devrimsel veriler elde edebilir.

Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar:

1. Schutte, Z., Reines, A.E. Black-hole-triggered star formation in the dwarf galaxy Henize 2-10. Nature 601, 329–333 (2022): https://www.nature.com/articles/s41586-021-04215-6
2. What Makes a Starburst?. Harvard https://pweb.cfa.harvard.edu/research/topic/starburst-galaxies
3. Galaxy Mergers and Starbursts. Arizona.edu http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci/lectures/starbursts.htm
4. Antennae Galaxies. NASA. https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_1086.html
5. What powers a Black Hole's mighty jets? Science. https://www.science.org/content/article/what-powers-black-holes-mighty-jets#:~:text=If%20the%20black%20hole%20is,rotation%20of%20the%20black%20hole.
6. Hubble Finds a Black Hole Igniting Star Formation in a Dwarf Galaxy https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/hubble-finds-a-black-hole-igniting-star-formation-in-a-dwarf-galaxy