Massachusetts Institute of Technology (MIT) ve NASA’nın ortak yürüttüğü bir çalışmada kuasarların 13 milyar yıl önceki kökenlerine dair yeni bulgular ortaya kondu.
17 Ekim 2024’te The Astrophysical Journal’da yayınlanan bir makaleye göre MIT ve NASA’dan bir araya gelen bilim insanları, James Webb Uzay Teleskobunu kullanarak dünyadan 13 milyar ışık yılı uzaklıktaki, evrenin henüz çok genç olduğu dönemdeki, bazı kuasarların diğerlerinden daha uzak ve ‘yalnız’ konumlandıklarını gözlemledi.
Araştırmada yer alan bilim insanları, kuasarlar hakkında 1950’lerden bu yana ortaya konan teorilerin öngördüğü gibi, evrenin erken dönemlerinde gözlenen kuasarların çeşitli özellikler sergilediğini ifade ediyor. James Webb Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler ve analizler, bazı kuasarların 50’den fazla komşu galaksinin bulunduğu kalabalık alanlarda yer alırken, bazı kuasarların ise çok daha boş bölgelerde bulunduklarını ortaya koyuyor
(Massachusetts Institute of Technology)
Bu yalnız kuasarların çevresinde onları besleyen bir süper kütleli kara delik bulunmadığı için bu kadar parlak cisimlerin evrenin 13 milyar yıl önceki döneminde nasıl ortaya çıktıkları merak uyandırıyor. Çalışmada yer alan MIT’den Anna Christina Eilers’e göre bu kuasarların evrenin erken dönemlerinde etrafta beslenecek hiçbir şey olmadan bu kadar büyük ve parlak hale gelmelerini açıklamak oldukça zor. Eilers ve meslektaşları, bu kuasarların etrafında yoğun tozla örtülü, James Webb’in şu anki teknolojisiyle henüz gözlemlenemeyen ‘görünmeyen’ galaksiler olabileceğini düşünüyor.
1950’lerde başlayan gizem
İlk olarak 1950’lerde, radyo teleskoplarıyla keşfedilen kuasarların ne olduğu tam olarak anlaşılmasa da, yıldız benzeri parlak bir gök cismi olarak biliniyordu. İlerleyen yıllarda yapılan gözlem ve araştırmalar, kuasarların parlak ve aktif galaksi çekirdekleri (AGN) olduklarını ortaya koydu. 1980’lerde yapılan gözlemlerde kuasarların, ‘kırmızıya kayma’ adı verilen, bir cisimden yayılan ışımanın dalga boyunun artması özelliğini taşıdıkları keşfedildi.
Kızıla kayma özelliği kökenlerinin anlaşılması açısından büyük önem taşıyor. Orjinden uzaklaşan herhangi iki noktanın, birbirlerinden uzaklıklarına doğru orantılı, artan bir hızla uzaklaştığını ifade eden Hubble yasası, kuasarların kızıla kayma miktarı Dünya’dan çok uzakta ve çok yaşlı olduklarını söylüyor. Şimdiye dek keşfedilenler, kuasarların galaksilerin merkezindeki sıkıştırılmış alanlar olduğu ve bu alanları süper kütleli kara deliklerin çevrelediğini gösteriyor. Kuasarlar, kara deliklerin etrafındaki büyüme diskleri tarafından besleniyor.
Tekilliğin anlaşılmaz doğası
Kara delikler, ilk kez Einstein’ın 1915’te yayınladığı genel görelilik kuramında tanımlandı. Genel görelilik kuramı modern fizikte kütle çekiminin güncel açıklaması olarak kabul ediliyor. Kara deliklerin gönel görelilik kuramında nasıl açıklandığını anlamak için Einstein’a göre kütle çekimininin ne olduğunu ifade etmek gerekiyor.
Einstein genel görelilik kuramında bir düşünce deneyi öne sürüyor: Varsayıma göre bir insan, hiçbir penceresi olmayan kapalı bir kutu içinde uzay boşluğunda süzülüyor. Herhangi bir referans noktasına göre sabit hızla hareket ediyor ya da duruyor. Kutunun içindeki insan, dışarıyla hiçbir iletişimi olmadığı için hareket mi ediyor yoksa duruyor mu, anlamıyor. Yalnızca ağırlıksız olduğunu hissediyor. Bir süre sonra aşağı yönde bir kuvvet hissediyor. Hissettiği bu kuvvetin sebebi, ya kendine göre yukarı doğru ivmeleniyor olması ve eylemsizlikten dolayı aşağı yönde bir kuvvet hissetmesi; ya da büyük kütleli bir gök cisminin kütle çekim alanına girmesi olabilir.
Einstein’a göre bu iki durumdan hangisinin yaşandığı kutunun içerisinden anlaşılmıyor. Yani kapalı bir sistemde kütle çekim alanı ile ivmelenen bir sistemdeki eylemsizlik kuvvetini ayırt etmenin bir yolu bulunmuyor. Einstein eşdeğerlik ilkesi adı verilen bu durumdan yola çıkarak kütle çekim ile parçacıkların ivmelenmesinin aslında aynı şey olduğunu öne sürüyor. Einstein’a göre kütle çekimi aslında uzay-zamanın bükülmesi olarak ifade ediliyor.
Kütleye sahip tüm cisimler etrafındaki uzay-zaman dokusunu büküyor. Gezegenler, yıldızlar gibi gök cisimleri ise bu bükülmenin karşısında yörüngelerini değiştiriyor. Yani basitçe Einstein’a göre parçacıklar yön değiştiriyor, çünkü uzayda serbestçe hareket ederken yanlarındaki büyük kütleli cisimlerin uzay-zamanda oluşturduğu eğimleri izlemek zorunda kalıyorlar.
Kara delik bir yıldızın yaşam döngüsünde varacağı son hallerden biri olarak ifade ediliyor. Yıldızın yaşam döngüsündeki beyaz cüce veya nötron yıldızı gibi haller Newton’un ortaya koyduğu kütle çekim kuramı ile açıklanıyor ancak kara deliklerin özelliklerini açıklamak için Einstein’ın genel görelilik kuramına başvurmak gerekiyor. Genel göreliliğe göre bir cismin kütlesi arttıkça uzay-zamanı bükmesi de o kadar artıyor. Kara deliklere bu açıdan bakıldığında kütle çekim alanı ve uzay-zaman bükülmesinin en ekstrem olduğu cisimler olduğu görülüyor.
Kara deliklerin ‘kütle çekimsel tekillik’ adı verilen, hacmin sıfır, kütle çekimin ise sonsuz olduğu bir özelliğe sahip olduğu düşünülüyor. Bu kütle çekimsel tekillik, kara deliğin ışık ve maddenin kaçamadığı, söz konusu tekilliği merkez alan bir küre oluşturuyor. Olay ufku adı verilen bu küre, kara deliğin uzayda kapladığı yer olarak da ifade ediliyor. Olay ufkunda sonsuz kütle çekim nedeniyle uzay-zaman bükülmesi o kadar fazla oluyor ki olay ufkunu geçen cisimler bir daha dışarı/geri çıkamıyor. Kara delik türlerinden en büyüğü olan süper kütleli kara deliklerin ise galaksilerin merkezlerinde bulundukları düşünülüyor.
