Yeni bir araştırma, düşük kütleli galaksilerin merkezlerinde beklenenden çok daha büyük kara deliklerin varlığını ortaya koyarak, erken evrendeki kara deliklerin oluşumu ve galaksilerle birlikte evrimi hakkında önemli bilgiler sunuyor.
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), evrenin erken dönemine dair yeni ve şaşırtıcı bir keşfe imza attı. Astronomlar, “küçük kırmızı nokta” (little red dot) olarak adlandırılan düşük kütleli galaksilerde, beklenenden bin kat daha büyük süper kütleli kara delikler tespit etti. Bu bulgular, kara deliklerin galaksilere kıyasla nasıl bu kadar hızlı büyüdüğüne dair mevcut teorileri sorgulatıyor.
James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) gözlemleri sayesinde, z=4-5 kırmızıya kayma değerlerinde, kütleleri Güneş’in kütlesinin yaklaşık 6 milyon katı olan süper kütleli kara deliklere (SMBH) ev sahipliği yapan altı zayıf geniş çizgili H-alfa yayıcısı tespit edildi. Bu galaksilerin yıldız kütlelerinin yaklaşık 5×10^7 (50 milyon) Güneş kütlesi olduğu belirlendi; bu değer, daha önceki tahminlerden yaklaşık 40 kat daha düşük.
Araştırma, bu galaksilerin çevresindeki madde yoğunluğunu inceleyerek, büyük ölçekli çevrelerinin yıldız kütleleriyle ilişkili olduğunu ve bu galaksilerin, daha büyük kütleli galaksilere göre daha düşük kütleli galaksilerde orantısız derecede büyük kara deliklere sahip olduğunu gösterdi.
Kara delik ve galaksi kütlesi arasındaki orantısızlık
Günümüz evreninde, Samanyolu gibi büyük galaksilerde bulunan süper kütleli kara deliklerin kütlesi, genellikle ev sahibi galaksinin yıldız kütlesinin yüzde 0,01’i kadar. Ancak JWST verilerine dayanan araştırma, erken evrendeki bazı galaksilerde bu oranın şaşırtıcı bir şekilde yüzde 10’a kadar çıkabileceğini gösteriyor. Yani, 10 bin Güneş kütlesine sahip yıldızların bulunduğu bir galakside, merkezi kara deliğin kütlesi bin Güneş kütlesine ulaşabiliyor.
Araştırmayı yürüten ekibin lideri Jorryt Matthee, bu oranların kara deliklerin ev sahibi galaksilere kıyasla beklenenden çok daha büyük olduğunu doğruladığını belirterek “En uç senaryoya göre, bu kara delikler normalde olması gerekenden binkat daha ağır” diyor.
Erken evrenin çözülmesi gereken gizemleri
Bu keşif, süper kütleli kara deliklerin nasıl bu kadar kısa sürede büyüyebildiği sorusunu gündeme getiriyor. Standart modele göre, süper kütleli kara deliklerin, birleşmeler ve çevrelerindeki maddeyi tüketmeleri yoluyla büyümesi en az bir milyar yıl sürmeli. Ancak JWST’nin gözlemleri, evren henüz bir milyar yıl bile dolmadan, milyonlarca Güneş kütlesine ulaşan kara deliklerin varlığını gösteriyor.
Bilim insanları, bu hızlı büyümenin nedenini anlamak için “küçük kırmızı nokta” galaksilerine yöneldi. Bu galaksiler, Büyük Patlama’dan yaklaşık 1,5 milyar yıl sonra, evrenin yalnızca yüzde 11’i kadar genç olduğu dönemde ortaya çıkmış gibi görünüyor. Kırmızımsı görünümleri, kara deliklerin etrafında biriken ve yüksek enerji yayan gaz disklerinden kaynaklanıyor.
Küçük kırmızı noktalar
JWST tarafından haritalandırılan galaksi dağılımlarına göre, küçük kırmızı nokta galaksileri, kozmik ağın daha az yoğun bölgelerinde bulunuyor. Bu bölgeler, genellikle daha düşük kütleli ve genç galaksilerle dolu. Ancak, bu galaksilerin süper kütleli kara delikler barındırması, erken evrendeki kara delik büyüme süreçlerine dair yeni sorular ortaya çıkarıyor.
Matthee’ye göre, bu devasa kara deliklerin hızla büyümesinin en olası nedeni, erken evrendeki aşırı yüksek gaz yoğunlukları olabilir. Bu yüksek yoğunluklar, hem yıldız hem de kara delik oluşumunu hızlandırarak, kara deliklerin çevresindeki maddeyi çok daha hızlı tüketmesini sağlayabilir.
Bu süreç, kara deliklerin ve yıldızların büyüme hızlarının birbiriyle bağlantılı olduğu fikrini güçlendiriyor. Başlangıçta kara delikler yıldızlardan çok daha hızlı büyüse de, zamanla yıldız oluşumu hız kazanıyor ve günümüzde gözlenen yüzde 0,01 kara delik-yıldız kütle oranı sağlanıyor.
Kaynak: arXiv
