Uluslararası bir araştırma ekibi, kara deliklerin dramatik süpernova patlamaları olmadan da oluşabileceğini ortaya koydu.
Max Planck Astrofizik Enstitüsü ve Kopenhag Üniversitesi Niels Bohr Enstitüsü’nden bilim insanları, VFTS 243 adlı ikili yıldız sistemi üzerinde yaptıkları gözlemlerle, kara deliklerin, dev yıldızların doğrudan çöküşü yoluyla oluşabileceğine dair önemli kanıtlar buldu.
Genel kanıya göre, dev yıldızlar yaşam döngülerini süpernova patlamalarıyla sonlandırıyor ve bu süreçte merkezde kalan çekirdek kara deliğe dönüşüyor. Ancak, yapılan son araştırma, bazı yıldızların bu dramatik süreç olmaksızın kara deliklere dönüşebileceğini öne sürüyor.
Araştırma ekibi, bu tür yıldızların çöküş sırasında enerjilerini çoğunlukla nötrino adı verilen hafif parçacıklar aracılığıyla kaybettiğini ve bu nedenle çevreye minimal bir “doğum darbesi” ile kara delik oluşturduğunu keşfetti.
Büyük Macellan Bulutu’nda yer alan ve VFTS 243 olarak adlandırılan bu ikili yıldız sistemi, Güneş’in 25 katı kütleye sahip dev bir yıldız ve Güneş’in yaklaşık 10 katı kütleye sahip bir kara delikten oluşuyor. Araştırmacılar, bu sistemin benzersiz yapısının, yıldız çöküşü modellerini test etmek için olağanüstü bir fırsat sunduğunu belirtiyor.
Kara deliklerin doğuşu ve nötrinolar
Bir yıldız hayatının sonuna geldiğinde, devasa bir çöküş yaşar. Bu süreçte, yıldızın çekirdeği ya nötron yıldızına ya da kara deliğe dönüşür. Eğer yıldızın kütlesi çok büyükse, çekirdeği tamamen çöker ve bir kara delik oluşur. Bu sırada ortaya çıkan enerjinin bir kısmı nötrinolar, yani ışık hızına yakın hızlarda hareket eden neredeyse kütlesiz parçacıklar, tarafından taşınır.
Bilim insanları, bu çöküş sırasında oluşan “natal tekme” adı verilen bir itki kuvvetini araştırıyor. Natal tekmeler, yıldızın çekirdeğindeki patlamanın simetrik olmaması nedeniyle ortaya çıkıyor. Ancak VFTS 243 gibi bazı kara deliklerin neredeyse hiç natal tekme almadığı gözlemlendi. Bu da kara deliklerin tamamen çöküşle, yani çok az madde dışarı atılarak oluştuğunu gösteriyor.
VFTS 243: Özel bir kara delik çifti
Kara deliklerin doğrudan çöküşle oluştuğu senaryoları inceleyen ekip, MPA’da geliştirilen ileri düzey modelleri kullanarak VFTS 243’teki kara delik oluşum sürecini analiz etti. Bu süreçte, çöküş sırasında nötrinoların neredeyse tüm enerjiyi taşıdığı ve yıldızın dış katmanlarının patlama olmaksızın içe doğru çöktüğü görüldü.
VFTS 243, devasa bir yıldız ve onun kara delik eşinden oluşan bir çift yıldız sistemi. Yapılan araştırmalar, bu kara deliğin oluşumu sırasında yıldızın yalnızca küçük bir kısmını kaybettiğini ve oluşan natal tekmenin oldukça düşük olduğunu ortaya koydu. Bu, nötrinoların bu süreçte kritik bir rol oynadığını gösteriyor.
Astronomlar, kara deliklerin diğer yıldızlarla etkileşimlerini de inceliyor. Eğer bir kara delik güçlü bir natal tekme alırsa, bağlı olduğu yıldız çiftinden kopabilir ve uzaya doğru savrulabilir. Ancak VFTS 243 gibi kara delikler, natal tekmeleri çok düşük olduğundan, çift yıldız sistemlerinde stabil kalıyor.
Araştırmacılar, bu tür incelemelerin kara deliklerin oluşumuna dair teorilere yeni bir boyut kazandırdığını belirtiyor. Ayrıca, VFTS 243 gibi sistemler, kara deliklerin doğumunda nötrinoların asimetrik salınımlarını anlamak için birer laboratuvar görevi görüyor.
MPA’dan süpernova teorisyeni H.-Thomas Janka, yıldızların çöküş sırasında gerçekleşen fiziksel süreçlerini incelemenin son derece zor olduğunu, ancak VFTS 243 gibi özel durumların, bu süreçleri anlamada kritik bir rol oynadığını söylüyor.
Araştırma, kara delik oluşumuna dair geleneksel anlayışı sorgulamakla kalmayıp, aynı zamanda nötrinoların rolü ve yıldız çöküş dinamikleri hakkında daha fazla bilgi edinilmesine katkıda bulunuyor. Çalışmayı yürüten ekibin lideri Alejandro Vigna-Gómez, gelişmiş modeller ve gözlemler arasındaki sinerjinin kara deliklerin süpernova patlaması olmadan nasıl oluşabileceğini anlamayı sağladığını söylüyor.
