Kara Delikler Ne Zaman Madde Fırlatıyor? Yıldızları Yutan Devlerin Gizli Ritmi Ortaya Çıktı

Bir yıldız süper kütleli kara deliğe fazla yaklaştığında parçalanabilir. Yıldızın maddesinin bir bölümü kara deliğin çevresine savrulurken bir bölümü içeri doğru düşmeye başlar.

Fakat astronomları yıllardır şaşırtan başka bir olay daha var.

Bazı kara delikler yıldızı parçaladıktan hemen sonra uzaya güçlü madde akışları gönderirken, bazıları yüzlerce hatta binlerce gün sessiz kaldıktan sonra radyo dalgalarında yeniden parlıyor.

Neden?

Yeni araştırma, bu gecikmenin rastgele olmayabileceğini gösteriyor. Kara deliğin ne zaman dışarı madde fırlatacağını belirleyen şey takvim değil, beslenme hızının belirli eşiklerden geçmesi olabilir. Araştırmacılar 20 yıldız parçalanma olayını karşılaştırdıklarında, radyo parlamalarının iki belirgin evrede toplandığını gördü.

Bu doğruysa kara deliklerin yıllar sonra ne zaman yeniden “uyanacağını” tahmin etmek ilk kez mümkün hale gelebilir.

Bir yıldız kara deliğe düştüğünde aslında ne oluyor?

Bu olaylara “gelgit parçalanma olayı” ya da kısaca TDE adı veriliyor.

Bir yıldız süper kütleli kara deliğin çok yakınından geçtiğinde, yıldızın kara deliğe yakın ve uzak tarafına uygulanan kütleçekimi arasındaki fark o kadar büyüyor ki yıldız parçalanabiliyor.

Parçalanan maddenin tamamı doğrudan kara deliğe düşmüyor. Bir bölümü uzaya savrulurken geride kalan malzeme kara deliğin çevresinde bir yığılma diski oluşturarak içeri doğru hareket ediyor.

Bu süreç sırasında sistem optik, morötesi, X-ışını ve radyo dalga boylarında gözlenebilen güçlü sinyaller üretebiliyor. Bazı olaylarda kara delik çevresinden çok yüksek hızlı jetler de fırlatılabiliyor.

Sorun şu ki bu radyo parlamaları her zaman yıldızın parçalandığı anda ortaya çıkmıyor.

Bazı kara delikler yıllarca bekliyor

Astronomlar geçmişte oldukça garip örneklerle karşılaştı.

ASASSN-15oi adlı bir TDE’de ilk gözlemlerde radyo emisyonu görülmedi. Yaklaşık altı ay sonra bir radyo parlaması ortaya çıktı; yıllar sonra ise ikinci ve daha güçlü bir parlama gözlendi.

Bu kadar geç gerçekleşen olayları, yıldızın parçalandığı anda tek seferde fırlatılmış bir madde akışıyla açıklamak kolay değildi. Araştırmacılar bunun kara deliğin çevresindeki yığılma akışının zaman içinde farklı bir duruma geçmesiyle bağlantılı olabileceğini öne sürdü.

Sonraki yıllarda başka TDE’lerde de yüzlerce veya binlerce gün gecikmeli radyo sinyalleri bulunmaya başladı.

Kara delikler sanki yıldızı yuttuktan yıllar sonra yeniden harekete geçiyordu.

Şimdi bu davranışın arkasında ortak bir düzen olabileceğine dair daha güçlü kanıtlar var.

İki farklı dönem ortaya çıktı

Adelle Goodwin ve Andrew Mummery liderliğindeki araştırmacılar 20 gelgit parçalanma olayını radyo gözlemleri üzerinden karşılaştırdı.

Ortaya çıkan tablo iki farklı evreye işaret ediyor.

İlk radyo parlamaları, kara deliğin çevresindeki madde akışının son derece yüksek olduğu erken dönemde görülebiliyor. Bu aşamada güçlü rüzgârlar ve dışarı doğru hareket eden madde akışları oluşabiliyor.

İkinci dönem ise çok daha sonra geliyor.

Kara deliğin beslenme hızı zamanla azalıyor ve araştırmaya göre başlangıçtaki en yüksek seviyenin yaklaşık yüzde 2’sine gerilediğinde sistem yeniden güçlü bir radyo parlaması üretebiliyor.

Bu ikinci parlama, yığılma diskinin farklı bir fiziksel duruma geçmesi ve yeni bir jetin oluşmasıyla açıklanıyor.

Başka bir ifadeyle kara delik rastgele bir zamanda yeniden aktifleşmiyor olabilir.

Çevresindeki madde akışı kritik bir seviyeye ulaştığında davranış değiştiriyor olabilir.

Küçük kara deliklerde gördüğümüz bir davranış devlerde de olabilir

Araştırmanın en ilginç taraflarından biri burada ortaya çıkıyor.

Benzer durum değişimleri, yıldız kütleli kara deliklerde uzun zamandır gözleniyor.

Bu sistemlerde kara deliğin maddeyi ne hızla yuttuğuna bağlı olarak yığılma diskinin yapısı ve jet üretimi değişebiliyor.

Yeni sonuçlar, milyonlarca Güneş kütlesine ulaşabilen süper kütleli kara deliklerde de benzer bir mekanizmanın çalışabileceğini düşündürüyor.

Aradaki ölçek farkı muazzam.

Fakat temel fizik aynı olabilir.

Bu da kara deliklerin boyutları ne kadar farklı olursa olsun, maddeyi yutma ve dışarı fırlatma süreçlerinde ortak kurallara sahip olabileceği anlamına geliyor.

Üçüncü bir parlama bile ortaya çıkabilir

Hikâyenin daha da ilginç bir bölümü var.

Araştırmacıların temmuz ayında yayımladığı başka bir çalışma, bazı TDE’lerde üçüncü bir radyo parlamasının oluşabileceğini öngörüyor.

Senaryo şöyle:

Yıldızın parçalanmasından sonra erken dönemde daha yavaş bir rüzgâr dışarı doğru ilerliyor. Yıllar sonra kara delik yeni bir jet fırlattığında bu jet daha hızlı hareket ederek önceki rüzgâra yetişiyor.

İki akış çarpıştığında yeni bir radyo parlaması oluşabiliyor.

AT2020vwl adlı sistemde yapılan uzun dönemli gözlemlerde gerçekten üçüncü bir radyo parlaması bulundu. Üstelik parlamanın zamanı, araştırmacıların rüzgâr ile jetin çarpışması için yaptıkları modellemenin öngördüğü dönemle örtüşüyor.

Bu sonuç henüz bütün TDE’lerin aynı şekilde davranacağını göstermiyor.

Ancak kara deliklerin çevresindeki olayların tamamen düzensiz olmadığı fikrini güçlendiriyor.

Tahmin edebilmek neden önemli?

Astronomide teleskop zamanı son derece değerli.

Bir yıldızın parçalandığı görüldüğünde aynı bölgeyi yıllarca sürekli izlemek her zaman mümkün değil. Eğer araştırmacılar kara deliğin beslenme hızından gecikmeli jetin yaklaşık ne zaman ortaya çıkacağını hesaplayabilirse, radyo teleskopları tam doğru dönemde hedefe çevrilebilir.

Bu da bugün kaçırılan birçok geç dönem parlamasının yakalanmasını sağlayabilir.

Daha önemlisi, astronomlar yalnızca bir kara deliğin madde fırlattığını görmekle kalmaz; neden tam o anda fırlattığını da test edebilir.

Böylece TDE’ler kara deliklerin yığılma diskleri ile jetleri arasındaki ilişkinin incelenebildiği doğal laboratuvarlara dönüşebilir.

Kara deliklerin de bir ritmi olabilir

Kara delikler çoğu zaman çevresine yaklaşan her şeyi durmaksızın yutan kozmik canavarlar gibi anlatılıyor.

Gerçekte davranışları çok daha karmaşık.

Madde akışı arttığında farklı, azaldığında farklı davranabiliyorlar. Jetler açılıp kapanabiliyor. Bir yıldız parçalandıktan yıllar sonra sistem yeniden radyo dalgalarında parlayabiliyor.

Yeni bulguların işaret ettiği en önemli nokta da burada:

Kara deliğin ne zaman madde fırlatacağını belirleyen görünmez bir eşik olabilir.

Eğer bu ilişki daha fazla olayda doğrulanırsa, astronomlar gelecekte bir yıldızın yok oluşunu gördükten sonra teleskoplarını yıllarca rastgele bekletmek zorunda kalmayabilir.

Yıldızın parçalandığı günü bilmek yetmeyecek.

Kara deliğin ne kadar hızlı beslendiğini bilmek, bir sonraki patlamanın ne zaman geleceğini de söyleyebilir.