Kuasarları ve Bulundukları Gök Adaları Üç Boyutlu Olarak İnceleyecek Uzay Teleskobu

Yazan: Ann Jenkins

Çeviren: Mert Günçiner                   

Düzenleyen: Görkem Yıldız                

Özet: Süper kütleli kara delikler, etraflarındaki gazları silip süpürürken açığa çıkan muazzam enerji sayesinde kuasarlar oluşur. İçinde bulundukları gök adalardan bile daha parlak olan bu kuasarların, evrenimizin şekillenmesinde ve gök adaların evriminde bir söz sahibi olduğu düşünülüyor.

Süper kütleli kara delikler, tüm gök adaların merkezlerinde bulunan, inanılmaz derecede yoğun, ışığın bile kaçmasına izin vermeyen uzay bölgeleridir. Güneşimizin kütlesinden milyonlarca hatta milyarlarca kat daha fazla kütleye sahip bir kara delik, etrafındaki tüm maddeyi silip süpürürken dönen bir gaz diskiyle çevrilidir. Bu diskten çıkan gazlar, kara deliğin içine düştüğündeyse muazzam ölçüde bir enerji açığa çıkar. Bu enerji, ışığı ev sahibi gök adayı büyük ölçüde gölgede bırakabilen, kuasar (yıldızsı gök cismi) adı verilen parlak ve güçlü bir gök adasal çekirdek yaratır.

Bazı astronomlara göre gök adaların büyümelerinin kısıtlı olması kuasarlardan gelen enerjiden dolayı olabilir. NASA’nın James Webb Uzay Teleskobunun gönderilmesinden kısa bir süre sonra bilim insanları, Q3D programını başlatacak. Burada dikkatle seçilmiş üç kuasarın bulundukları gök adalara yaptıkları etkiler gözlemlenecek.

Bir süper kütleli kara delik, içinde bulunduğu gök adayla kıyaslandığında küçük bir alan kaplar. (Bir madeni paranın tüm Ay’a olan oranı kadar.) Buna rağmen süper kütleli kara delikler, içinde bulundukları gök adalar üzerinde muazzam etkilere sahiptir.

Q3D programında baş araştırmacı olan Almanya’daki Heidelberg Üniversitesinde Araştırma Grup Lideri Dominika Wylezalek şöyle diyor: “Fiziksel olarak baktığımızda çok küçük bir alan kaplayan süper kütleli kara delikler, gök adaların evriminden ve evrenimizin şekillenmesinden sorumludurlar.”

Yirmi yıl önce, kuasarların, gök adaların büyümesini kısıtlamada önemli bir rol oynadığı bilim insanları tarafından hipotez haline getirilmişti. Fakat buna yönelik gözlemsel bir kanıt bulunabilmesi neredeyse olanaksızdı. Bilim insanlarına göre bir kuasarın yarattığı şiddetli rüzgâr, her sene yüzlerce güneş kütlesine denk gelecek büyüklükte kütleye sahip maddeleri dışarı doğru ittiriyor. Kuasarın rüzgârları, gök adaların disklerini kasıp kavurdukça, yeni yıldızlar oluşturabilecek kütle yığını hiçbir yıldız doğumunu tetikleyemeden etrafa savruluyor. Fakat kuasarların, içinde bulundukları gök adaya olan etkilerinin ne büyüklükte olduğunu saptayabilmek astrofizik adına hâlâ bir soru işareti. Belki de Webb teleskobu bu durumu değiştirebilir.

Verileri Üç Boyutlu Olarak İncelemek

Hassasiyeti, çözünürlüğü ve kızılötesi görüşü mükemmel derecede olan Webb teleskobunun bir diğer artısıysa üç boyutlu görüntüleme spektroskopisini[1] (tayf ölçümü) yapabilmesi. Bu özel gözlemleme yöntemi, çalışma ekibinin görüş alanındaki her bir piksel için ayrıntılı ışık ölçümlerini almasını sağlar. Birçok görüntüyü birbirlerine çok yakın dalga boyları üzerinde birleştirir. Bunun yardımıyla bilim insanları, gök adanın içerisindeki gaz hareketlerini uzaysal olarak haritalandırabilir. Bu yöntem, bilim insanlarının yakın ve uzak mesafedeki gök adalarda yer alan yıldızların çevresindeki gazı ve tozu incelemesini sağlayacak. Bu sayede süper kütleli kara delikler ile bu kara deliklere ev sahipliği yapan gök adalar arasındaki ilişkiyi daha iyi anlamamız mümkün olabilir.

Bu çalışmadaki araştırmacılardan biri olan, Maryland Üniversitesinde Astronomi Profesörü Sylvain Veilleux şöyle diyor: “Uzak kuasarların rüzgârları her zaman simetrik yapıda olmadığı için bu görüntüleme spektroskopisi bizim için önemli bir rol oynayacak. Dolayısıyla, rüzgârlardan çeşitli bilgileri alabilmek ve kuasarların ev sahibi gök adalarına olan etkilerini inceleyebilmek için öncelikle geometrilerini belirleyebilmemiz gerekiyor. Bunun için de oradaki her bir konumun spektrum bilgisine sahip olmamız lazım.”

Üç Kuasarı ve Bu Kuasarlara Ev Sahipliği Yapan Gök Adaları Araştırmak

Q3D ekibi, süper kütleli kara delikler üzerine düşen maddelerin yarattığı etkiyi ve gök adaların bundan nasıl etkilendiğini gözlemlemek adına üç parlak kuasarı inceleyecek. Ekibin bu üç kuasarı seçmesinin sebebiyse bazı bilimsel nedenlerle birlikte Webb teleskobunu test edip, sunduğu imkânları daha iyi tespit edebilmek. Bu üç kuasar, nispeten yakın sayılabilecek bir uzaklıktan başlayarak çok uzak mesafelerde yer alacak şekilde bilinçli olarak seçildi. Seçilen bu kuasarlar bölgelerindeki en parlak olanlar, ayrıca dışarıya madde sızdırdıkları da biliniyor.

Anlaşılan o ki, kuvvetli kuasar sızıntıları yüzünden gök adalardaki gazlar yeni yıldızlar oluşturamıyor ve gazların gök adayı büyütmesini engelliyor. Bilim insanlarına göre bu kuasar-gök ada ilişkisinin, evrenin erken aşamalarından günümüze gelene kadar gök adaların nasıl evrimleştiğinin anlaşılabilmesinde önemli. Söz konusu Samanyolu Gök Adasından birkaç kat daha büyük gök adalar olduğunda daha da önemli çünkü kuasarlara sahip gök adalar genelde daha büyüktürler.

Parlak Işığın Ötesini Görmek

Kuasarlar, etrafındaki maddeye kıyasla çok parlaktırlar. Bu olguyu incelemek adına çalışma ekibi çeşitli yazılım araçları geliştiriyorlar. Kuasarlar, 1950’lerde keşfedildiğinde mükemmel birer radyo kaynağı sayıldılar ve fotoğraf plakalarının[2] üzerinde yer alan yıldızlara benzetildiler. Bu yüzden “yarı yıldız radyo kaynakları” olarak adlandırıldılar. Sonunda, astronomlar, kuasarların aslında gök adaların içinde yer aldığını keşfetti. Buna rağmen parlaklıkları ev sahibi gök adalarınkinden çok daha fazlaydı.

Bu çalışmadaki araştırmacılardan birisi olan ve Q3D verilerini inceleyecek yazılımın oluşturulmasına liderlik eden Rhodes Koleji’nden Fizik Profesörü David Rupke şöyle diyor: “Parlak yapılarıyla merkezde yer alan, yıldıza benzeyen kuasarların kendisiyle ilgileniyoruz. Aynı zamanda daha soluk bir yapıda olan ev sahibi gök ada, hatta onun dışındaki daha da soluk yapıdaki sızıntı da ilgimizi çekiyor. Bu gaz ne kuasarın çevresinde ne de gök adanın merkezinde dolanıyor, sadece dışarıya doğru sızıyor. Bu aşırı derecedeki soluk sızıntı görüntüsünü yakalayabilmemiz için incelememiz sırasında kuasarın parlak ışığını ortadan kaldırmamız şart. Yazılımımızın yapması gereken önemli iş tam olarak da bu.”

Gelecekteki Webb Araştırmalarının Önünü Açmak

Q3D çalışması, Yöneticilerin Takdirine Bağlı Erken Sürüm Bilim Programının bir parçası. Teleskobun görev başından itibaren sunacağı veriler tüm bilimsel toplulukların erişimine açılacak. Böylece astronomi topluluklarının bu bilgileri çabucak öğrenip Webb teleskobunu daha verimli hale getirebilmesini ve bilime katkıda bulunabilmesini amaçlanıyor.

Wylezalek şöyle açıklıyor: “Teknik gözle bakacak olursak, gözlemlerimizle birlikte farklı farklı yöntemleri, filtreleri ve kombinasyonları test ediyoruz. Bu farklı yöntemlerin ne kadar etkili olduğunun anlaşılması bilim camiası adına yararlı olacak. Bilimsellik adına, kuasarları farklı parlaklık değerlerine sahip olduklarında ve farklı farklı zamanlarda gözlemliyoruz. Bu sayede Webb teleskobunun farklı bilimsel sorular altında nasıl çalıştığı hakkında toplulukları bilgilendirmiş oluyoruz.”

Q3D yazılımı, sadece kuasarların gözlemlenmesi için değil aynı zamanda nokta gibi gözüken, soluk ışık kaynaklar üzerinde konumlanmış merkezi ve parlak cisimleri incelerken de kullanılabilir. Bu gibi gözlemler süper yıldız kümelerini, süpernovaları, görüntülemede bozulmalara sebep olan çeşitli gelgitlerini[3] veya gama ışını patlamalarını içerebilir.

James Webb Uzay Teleskobu 2021’de fırlatıldığı vakit önemli bir uzay gözlemevi haline gelecek. Güneş sistemimizdeki gizemler onunla çözülebilecek ve uzak yıldızların çevresinde yer alan dünyaların da ötesine bakabileceğiz. Bu sayede evrenin kökeni, içerisindeki bilinmez olgular ve bunlar arasında nasıl bir konum aldığımız daha iyi anlaşılabilir. Webb, uluslararası bir program olmakla birlikte NASA ve ortakları Avrupa Uzay Ajansı (European Space Agency, ESA) ile Kanada Uzay Ajansı tarafından yürütülüyor.

[1] Madde ve elektromanyetik radyasyon arasındaki etkileşimleri dalga boyları veya frekanslar cinsinden inceleme bilimi. (Kaynak: https://en.wikipedia.org/wiki/Spectroscopy)

[2] 19. yüzyıldan 1970’lere kadar gelebilmiş, astronomide, tıpta ve elektron mikroskoplarında kullanılmış, ortamın görüntüsünün alınmasını sağlayan bir cihaz.

[3] Bir yıldız, bir süper kütleli kara deliğe yaklaştığında onun devasa çekim kuvveti yüzünden spagettiye benzer bir yapıya bürünür. Yıldızın kütlesinin bir kısmı bir disk halinde süper kütleli kara deliğin etrafında dolanır. Diskteki madde, kara delik tarafından yutulduğundan dolayı geçici bir süreliğine de olsa elektromanyetik bir radyasyon parlaması açığa çıkar.