Araştırmacılar, Samanyolu’nun en büyük, en hassas ve en doğru 3 boyutlu haritasını çıkarmayı amaçlayan, milyarlarca yıldızın konumunu ve hareketini ölçen bir proje olan GAIA’nın verilerini kullanarak, Güneş benzeri yıldızların yörünge hareketlerini inceleyerek iki yeni kara delik sistemi keşfetti. Ancak sorun şu ki böylesi karadeliklerin nasıl oluştuklarına dair henüz yeterince sınanmış, tartışılmış ve kabul görmüş bi teori bulunmamakta. Karadelikler kendilerinden bir ışık salmadıkları için astronomların onları doğrudan gözlemlemesi mümkün değil. Bu nedenle de ancak varlıklarına dair dolaylı bulgularla ilerlenebiliyor. Birbirinin etrafında dönen iki büyük kütleli yıldızdan biri, ömrünün sonunda bir süpernova patlaması geçirerek bir kara deliğe dönüşebilir. Bu durumda, geriye bir kara delik ve yörüngesinde dönen bir başka yıldızdan oluşan bir ikili sistem kalır.
Bu tür sistemlere genellikle “X-ışın çift sistemi” denir, çünkü kara delik, yoldaş yıldızından madde çekerek etrafında bir yığılma diski oluşturur ve bu diskten yayılan X-ışınları, kara deliğin varlığının bir kanıtı olur. Örneğin, Cygnus X-1 adlı sistem, keşfedilen ilk kara deliklerden biridir ve bir kara delikle yörüngesinde dönen bir yıldızdan oluşur. Kuğu takımyıldızı yönünde, Dünya’dan yaklaşık 7.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan bu sistem, astronomların kara delikler ve onların çevresindeki maddeyle nasıl etkileşime girdiğini anlamaları için bir “laboratuvar” görevi görür. Bu sistem, HDE 226868 adı verilen, Güneş’in yaklaşık 21 katı kütleye sahip ve çok parlak bir mavi süperdev yıldız ile bu yıldızın yörüngesinde dönen bir kara delikten oluşur. Karadeliğin kütlesinin bu kadar büyük olması, yıldız evrim modellerine göre bir nötron yıldızı veya başka bir kompakt cisim olamayacağını gösterir. Geriye kalan seçenek, onun bir karadelik olduğunu öngörür. Karadelik, yoldaş yıldızından gelen güçlü yıldız rüzgarlarını ve dış katmanlarından kopan maddeleri yutmaya çalışırken bu madde, karadeliğin etrafında dönerek yığılma diski denilen bir yapı oluşturur. Diskteki parçacıklar, karadeliğe yaklaştıkça milyonlarca dereceye kadar ısınır ve bu aşırı sıcaklık, yüksek enerji bölgede güçlü ışınlar yayılmasına neden olur. Dünya’daki X-ışını teleskopları tarafından tespit edilen x-ışınlar kara deliğin varlığının en önemli kanıtıdır.
Yakın zamanda Avrupa Uzay Ajansı’nın GAIA görevi sayesinde yeni bir karadelik türünün varlığını öğrendik. Bunlar da tıpkı diğer karadelikler gibi doğrudan gözlemlenebilmiş değiller. 3 milyardan fazla yıldızı içeren kataloğun taranması ile, görünmeyen bir bileşenin etrafında dolanan iki ayrı yıldız keşfeden araştırmacılar, bu yıldızların özelliklerinden yola çıkarak görünmeyen bu hayalet bileşenin 8-9 Güneş kütlesinde olabileceğini öngörmekteler. Astrofiziksel modellerin öngördüğü diğer özellikleri de göz önünde bulundurduğumuzda bu gökcisminin ancak bir karadelik olması mümkündür. Sözkonusu sistemlerde böylesi karadeliklere eşlik eden yıldızlar ise kütleleri ve içerdikleri ağır element bollukları bakımından şaşırtıcı derecede Güneş’e benzer ve karadeliklerin etrafında çok uzun ve yayvan yörüngelerde dolanırlar.
SÜRPRİZ SENARYO
Aslında bu tür karadeliklerin var olması hiç de beklenen bir durum değildir. Bir karadeliğin oluşabilmesi için başlangıçta yüksek kütleli bir yıldıza ihtiyaç vardır. Ancak yüksek kütleli yıldızlar yaşamlarının son evrelerinde oldukça kararsız bir davranış sergilerler ve vahşi rüzgarlarla genişleyerek kırmızı devlere dönüşürler. Böylesi durumlarda bu tür yıldızların yoldaşı olan Güneş benzeri yıldızlar davayı kaybeder çünkü büyük kütleli yıldız o kadar genişler ki yoldaşı olan küçük kütleli yıldızı yutarak bir karadelik oluşmasına meydan verir. Kimi zaman büyük kütleli yıldızın rüzgarları ile savrulan yoldaş, sistemden tamamen atılacak şekilde uzaklaştırılırken; kimi zaman da yüksek kütleli yıldızdan akan madde, yoldaşı da yüksek kütleli bir yıldız durumuna sokabilir. Her halükarda karadeliklerin etrafında küçük kütleli bir yıldız görmek, astronomların beklediği bir durum değildir. Ancak bu yeni bulgular tam da böylesi bir durumu işaret etmekte.
Araştırmacılar böyle yeni ve alışılmadık sistemleri daha iyi anlayabilmek için yıldız modellerine başvurur. Ele aldığımız bu durumda, büyük bir yıldızın hayatını sonlandırıp süpernovaya dönüşürken, küçük kütleli yoldaş yıldızın sağlam kalabileceği herhangi bir senaryo olup olmadığını araştırmak gerekir. Burada kilit nokta yıldızların içerdikleri metal elementlerin bolluklarında yer almaktadır. Yıldız evrimini inceleyen karmaşık bilgisayar simülasyonları, astronomların belirli tür yıldızların iç yapılarını ve bileşimlerini daha iyi anlamasına yardımcı olur. Bu yıldızların en az 80 Güneş kütlesinde olduğu durumda, içerdikleri metal bolluğunun yüksekliğine bakarak, enerjilerinin büyük kısmını şiddetli yıldız rüzgarları ile aktarabilecekleri sonucuna varılır. Aslında bu yıldız rüzgarlarının oldukça şiddetli olması durumunda, yıldız kırmızı dev evresine geldiğinde, normal şartlarda olacağı kadar genişlemiş olmaz. Tüm bunlar, süper dev yıldızların orta ölçekli karadeliklere dönüşebilmesini mümkün kılan bir yolun var olduğu anlamına gelir.
DİRENENİN ZAFERİ
Biliminsanları özellikle küçük kütleli bileşenin, şiddetli rüzgarlar tarafından yerinden edilmeden, hayatta kalmasının mümkün olup olmadığını araştırmaktalar. Bunun mümkün olması durumunda, daha büyük kütleli yıldız bir karadeliğe evrimleşirken, Güneş kütlesindeki küçük yoldaşın da hayatta kalması da mümkün olabilir. GAIA verileri kullanılarak yapılan çalışmada araştırmacılar sadece bunun mümkün olduğunu ispatlamakla kalmadılar, aynı zamanda bunun görece sıradan bir sonuç olduğunu da buldular. Bir diğer deyişle bu durum her ne kadar şimdiye kadar çok sıradışı ve hatta belki de imkansız gibi görünse de günümüzde artık bunda şaşıracak bir şey kalmamış gibi görünüyor. Çalışmayı yürüten araştırmacılar GAIA verilerinde bu gibi daha birçok sistemin saklı olduğundan şüpheleniyor. Bu senaryoyu test etmek için daha nice benzer sistemin, özellikle yörünge dinamikleri göz önünde bulundurularak incelenmesi gerekecek.
Bu yeni gözlemler ve öne sürülen çözümler bize yıldız evriminin ne kadar karmaşık olduğunu bir kez daha gösteriyor. Her geçen yıl astronomlar karadeliklerin nasıl oluştuğu ve var olduğuna dair yeni bilgiler açığa çıkararak hem yıldızların oluşumu ve yaşam döngülerine hem de gezegenli sistemlerin evrimine dair yeni bilgiler edinmemize yardımcı oluyor. Karadeliklerin gizemi çözüldükçe evrenin geleceğine dair sorularımıza da daha sağlam yanıtlar verebiliyoruz.
