James Webb, Güneş Sistemi büyüklüğünde bir “kara delik yıldızı” keşfetti

Gökbilimciler, tamamen yeni bir astrofiziksel nesne türü olabilecek bir keşif yaptılar: devasa bir kara deliği, bir yıldıza benzeyen muazzam bir gaz kabuğuyla birleştiren bir “kara delik yıldızı”. MoM-BH*-1 olarak adlandırılan bu nesne, Büyük Patlama’dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra, evrenin en erken dönemlerinde NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından tespit edildi.

Nesne, Güneş Sistemimizle yaklaşık aynı büyüklükte, son derece parlak kırmızı bir nokta olarak görünüyor. Ancak enerji çıkışı, sıradan bir yıldızınkinden 100 milyar kat daha fazla olduğu tahmin ediliyor; bu da geleneksel nükleer füzyonun bir güç kaynağı olarak imkansız olduğunu gösteriyor. Bunun yerine araştırmacılar, nesnenin devasa ve yoğun bir hidrojen gaz bulutuyla çevrili merkezi bir kara delik tarafından beslendiğine inanıyor.

“Güneş’in kütlesinin 100.000 katı büyüklüğünde merkezi bir kara delik olduğunu düşünüyoruz,” dedi baş yazar Rohan Naidu, bir NASA Hubble Bursiyeri ve MIT Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü’nde Pappalardo Bursiyeri. Kara delik, kabaca Güneş Sistemi büyüklüğünde geniş bir gaz kabuğu ile çevrili olabilir ve bu da nesneye yıldız benzeri bir görünüm kazandırıyor.

Bu keşif, evrendeki en eski galaksilerden bazılarını bulmak amacıyla JWST gözlemlerini inceleyen Mirage veya Miracle (MoM) araştırması kapsamında yapıldı. Araştırmacılar, özellikle parlak bir kaynağın yoğun kırmızı rengi nedeniyle olağandışı göründüğünü fark ettiler.

Derin uzay görüntülerindeki kırmızı nesnelerin genellikle tozla çevrili olduğu düşünülür; bu da ışıklarının görünen rengini değiştirebilir. Ancak MoM-BH*-1, bir dizi başka olağandışı özellik de sergiledi. Işığı, yıldız atmosferlerinde fotonları emen yoğun gazla ilişkili bir spektral özellik olan, olağanüstü derin bir Balmer kırılması sergiledi. Nesne ayrıca hidrojen ve helyumdan daha ağır elementlere dair neredeyse hiçbir iz göstermedi.

Araştırmacılar daha sonra, nesnenin kendine özgü spektrumunu ve parlaklığını neyin oluşturabileceğini belirlemek için farklı olası konfigürasyonların simülasyonlarını gerçekleştirdiler. Son derece yoğun bir hidrojen zarfının bu olağandışı spektral özellikleri açıklayabileceğini, ancak yayılan olağanüstü miktardaki enerjiyi açıklayamadığını buldular.

Eksik parça, bir kara delik olduğu ortaya çıktı. Araştırmacılar, modellerine aktif olarak madde toplayan bir kara delik ekleyip kütlesini ve diğer parametrelerini değiştirerek, JWST’nin gözlemleriyle yakından eşleşen bir konfigürasyon buldular. Simülasyonları, MoM-BH*-1’in Güneş’ten yaklaşık 100.000 kat daha kütleli bir kara delik içerdiğini ve bu kara deliğin Güneş Sistemi büyüklüğünde yoğun bir hidrojen zarfıyla çevrili olduğunu gösteriyor.

Önerilen nesne, hem sıradan bir yıldızdan hem de geleneksel bir kara delikten temelden farklıdır. Normal bir yıldızda, enerji kaynağı nükleer füzyon iken, yıldızın gövdesini çevreleyen gaz oluşturur. Bir kara delik yıldızında ise, akresyon halindeki kara delik güç kaynağı görevi görürken, çevresindeki yoğun gaz yıldız benzeri bir dış zarf oluşturur. MIT materyalinde yer alan eşlik eden illüstrasyon, bu üç yapıyı karşılaştırarak kara delik yıldızının zarfının yaklaşık Güneş Sistemi ölçeğine kadar uzandığını göstermektedir.

Bu keşif, JWST’nin ortaya çıkardığı en büyük gizemlerden birini açıklamaya da yardımcı olabilir: erken evren gözlemleri boyunca ortaya çıkan sayısız “küçük kırmızı nokta”. Bu nesneler JWST görüntülerinde son derece yaygındır, ancak modern evrenden büyük ölçüde kaybolmuş gibi görünmektedir.

Araştırmacılar, bu küçük kırmızı noktaların birçoğunun aslında erken dönem galaksilerin içine gömülü kara delik yıldızları olabileceğinden şüpheleniyor. MoM-BH*-1, ev sahibi galaksisini gölgede bırakacak kadar parlak olması nedeniyle sıra dışı görünüyor; bu da astronomların, ekibin “neredeyse saf kara delik yıldızı ışığı” olarak tanımladığı şeyi gözlemlemesine olanak tanıyor.

“Kozmik Şafakta Gazla Örtülü ve Gazla Kızıllaşmış Bir Kara Delik” başlıklı çalışma, Nature dergisinde yayınlandı. Bu yorum, ileriki gözlemlerle doğrulanırsa, kara delik yıldızları, erken evrende devasa kara deliklerin nasıl oluştuğu ve evrimleştiğine dair yeni bir açıklama sunabilir.