TON-618: Evren'in Bilinen En Büyük İkinci Kara Deliği!

TON 618, galaksimizin dışında yer alan ve şu anda bilinen en büyük süper kütleli kara deliklerden biri olarak kabul edilen bir kara deliktir. Dünya'dan yaklaşık 10.4 milyar ışık yılı uzakta bulunan TON-618, Güneş'ten 66 milyar kat daha ağırdır; ancak çapı, Güneş'inkinin sadece 280.000 katı kadardır.

Kara delikler direkt olarak gözlenemezler; yalnızca civarlarındaki gözlenebilir cisimler (örneğin aşırı sıcak gaz ve toz bulutları veya diğer yıldızlar) üzerindeki etkilerine bakarak tespit edilebilirler. Bu devasa kütlenin de varlığı, TON 618'ın ana galaksisindeki gaz ve tozun, bir kara deliğin çevresindeki dönen disk şeklindeki bir yapı olan bir akresyon diskinde yoğunlaşması sonucu yayılan ışıma miktarından çıkarılmıştır. Bu ışıma, tayf çizgilerinin genişlemesini ve kırmızıya kaymasını (ışığın daha düşük frekanslara kaydığı bir etki) sağlar, bu da kara deliğin kütle çekiminden ve dolayısıyla büyüklüğünden ipuçları verir.

TON-618'in Öyküsü

TON-618, ilk defa 1954 yılında keşfedildi. O kadar parlak bir nesneydi ki ilk keşfedildiğinde onun bir kara delik değil, çok da uzak olmayan bir yıldız olduğu zannedildi; çünkü daha o zamanlar kuasarların varlığı bilinmiyordu. Ayrıca gözlem teknikleri de bugünkü kadar gelişmiş değildi. O dönemde astronomlar, bu galaksiyi doğrudan gözleyemiyorlardı; çünkü merkezdeki yapı öylesine parlaktı ki, galaksideki yıldızların ışığını bastırıyordu ve gözlem yapmayı zorlaştırıyordu.

Nihayet, 1970'li yıllarda yapılan yeni gözlemler sonucunda bunun bir kuasar, yani aşırı parlak gök cismi olduğu anlaşıldı. Galaksi merkezindeki yoğun ve sıkışmış yapıya kuasar denir. Kuasarlar, özünde kara delikler gibidir. Ancak kara delikler, tamamen siyah ve karanlıktırlar ve bu nedenle uzay-zaman dokusunda bir "delik" olarak anılırlar. Halbuki kara delikler, aslında delik değildir; sadece kendi içlerine aşırı derecede çöktükleri için, belli bir hacimsel alanda muazzam bir kütleçekim etkisine sahip olan cisimlerdir. Bu cisimlerin uzay-zaman dokusu üzerindeki etkisi öylesine büyüktür ki, kütlesiz olan ışık bile bu çekim kuvvetinden kaçamaz. Yani ortada bir delik yoktur; daha ziyade, patlayan yıldızlardan arta kalan aşırı yoğun maddeden kaynaklı güçlü bir kütleçekime sahip bir gök cismi vardır.

Kuasarlar ise, süper kütleli kara deliklerin etrafında çok hızlı bir şekilde dönen maddelerin oluşturduğu aşırı parlak ışınıma sahip, kompleks yapılardır. "Kompleks" diyoruz; çünkü tek başlarına değillerdir, bir galaksiye bağlıdırlar ve hatta galaksinin merkezinde yer alırlar. Bu yapı, süper kütleli bir kara delik nedeniyle sıkışıp, disk halinde etrafına topladığı maddenin birbirine sürtünerek ısınması sonucu ışınım yapar. Bir kuasar, milyonlarca ışık yılı uzakta olmalarına rağmen çok yakınmış gibi gözükebilir. İşte sonradan bir kuasar olduğu anlaşılan TON-618 üzerinde yapılan sonraki çalışmalar da bu yapının tek başına olmadığı, kompleks bir yapı olduğu, yani bir galaksi ile beraber, galaksinin merkezinde bulunduğunu göstermiştir.

Space

İşte TON-618 üzerinde yapılan sonraki araştırmalar, bu galaksinin merkezindeki kara deliğin o zamana dek gözlenen en büyük ve haliyle ağır yapılı kara delik olduğunu ortaya çıkardı. Bu kara delik öylesine büyüktü ki, çekim alanındaki maddeleri kendi yakın yörüngesinde hızla döndürüyor ve dönmeden kaynaklı sürtünmeden dolayı maddeler ısınıp ışınım yapıyordu (buna akresyon diski denmektedir).

TON-618'in Özellikleri

TON-618, Av köpekleri takımyıldızının (Canes Venatici) ve Berenices'in Saçı takımyıldızının (Coma Berenices) sınırına yakın bir yerde bulunur. Güneş'ten 66 milyar kat büyük kütleye sahiptir ve bu kütlesi onu bugüne kadar keşfedilmiş en büyük ikinci kütleli kara delik yapmaktadır.^[1] Evrenin en büyük kara deliği, 10¹¹ Güneş kütlesindeki Phoenix A kara deliğidir (Phoenix A, TON-618'den 1.5 kat daha büyüktür).

Tabii sayılar büyüdükçe algılaması ve hayal etmesi zorlaşıyor. Bunu şöyle düşünebilirsiniz: Bırakın Güneş'i veya Güneş Sistemi'ni, Samanyolu Galaksisi'nin tamamının kütlesi ortalama 1.5 trilyon Güneş kütlesine eşittir.^[2] TON-618, bundan daha büyük bir kütleyi tek başına bünyesinde barındırmaktadır.^[3] TON-618, Samanyolu Galaksisi'nin merkezindeki Sagittarius A* kara deliğinden 15.300 kat daha büyük kütlelidir. Sırf bu devasa kütlesi nedeniyle TON-618'in süperkütleli değil, ultrakütleli karadelik olarak isimlendirilen ayrı bir kategoride değerlendirilmesi gerektiği düşünülmektedir.^[4]

Bir başka şekilde anlatalım: TON-618 kara deliği öylesine büyük bir kütleye sahiptir ki, Güneş'i ve Güneş Sistemi'ni (Oort bulutu dahil) bir top gibi birleştirip bu kara deliğe fırlatırsak, kara deliğin açısal momentumu ve elektrik yükü gibi temel belirleyici unsurlarında dikkate değer hiçbir değişim yaşanmazdı. Kısacası kara delik, bize devasa gelen bu kütleyi hissetmezdi bile!

TON-618, Dünya’mızdan yaklaşık 10,4 milyar ışık yılı uzaktadır. Yıldızın saçtığı ışığın mutlak büyüklüğü -30,7 civarındadır ve aydınlatma gücü $4\times 10^{40}\text{watt}$ olarak ölçülmüştür. Bu parlaklık, onu Güneş'ten 140 trilyon kat parlak yapmaktadır! Aynı zamanda bu özelliği nedeniyle Evren'de keşfedilmiş en parlak gök cisimlerinden biridir.^[5]

Wikimedia

TON-618 Nasıl Var Oldu?

Kara deliklerin nasıl var olduklarını anlamak için bu yazımızı okuyabilirsiniz. Yine de kısa bir özet geçerek temel bilgileri hatırlatalım, çünkü TON-618 biraz sıra dışı bir kara delik. Öyle ki, modern fizik teorilerine göre Evren içinde oluşabilecek bir kara deliğin teorik maksimum büyüklüğü, TON-618'in sadece %10-20 ötesindedir. Bu noktadan sonra, daha büyük bir kara deliğin oluşabilmesi, Evren'in içkin parametreleri dolayısıyla mümkün değildir.

Normalde dev kütleli yıldızlar belli bir müddet sonra yakacak yakıtları kalmadığı için merkezdeki ağır metallerin kütleçekimi etkisiyle bir anda kendi içlerine çöküp geri saçılım yoluyla patlarlar. Bu sıkışmadan meydana gelen enerjiden ötürü etrafa belli miktarda madde saçılır, buna nebula denir. Ancak "belli miktarda" madde dedik, geri kalanı nerde? İşte geri kalan madde yüksek kütleçekimi etkisiyle kendi içine iyice sıkışıp bir kara deliğe dönüşür. Kara delikler sadece dev kütleli yıldızların ölümüyle meydana gelirler, daha ufak ebattaki (Güneş gibi) yıldızlar öldüğünde genellikle beyaz cüceye dönüşürler.

Aslında TON-618 gibi devasa bir kara deliğin var olabilmesi için, çok daha büyük bir yıldızın patlayıp kara deliğe dönüşmesi gerekirdi; ancak buradaki durum öyle değil. Hiçbir yıldızın kütlesi TON-618 gibi bir kara deliği üretmeye yetmeyecektir. Çünkü yıldızlar belli bir hacme eriştikten sonra bütünlüğünü koruyabilmeleri için normalden daha fazla yakıta ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden yıldız hacimsel olarak büyüdükçe yakıtını hızla tüketecek ve ömrü hızla azalacaktır. Bu da TON-618 gibi bir kara deliği oluşturabilecek kadar maddenin daha bir araya gelemeden dağılması ve daha küçük bir kara delik olarak kalması anlamına gelir.

Bu durumda TON-618 nasıl oluşmuş olabilir? Bu noktada farklı açıklamalar mevcuttur.^[6]

Erken Evren Koşulları Hipotezi

Bunlardan ilki, TON-618 etrafındaki kuasardan gelen ışığın 10,4 milyar yıl yaşında olmasından yola çıkmaktadır. Bu da demek oluyor ki bağlı bulunduğu galaksi, evrenin ilk oluşum zamanlarından kalma bir galaksidir. Evrenin ilkel zamanlarında hidrojen ve izotopları, Evren'de aşırı miktarda yoğundu. Çünkü henüz hidrojen, füzyon ile yıldızlarda ağır metal elementlerine dönüşmemişti. Bu da bu kadar yoğun miktarda hidrojenin aşırı dev yıldızların oluşumuna müsaade etmesine ve gerekli yakıtı sağlamasına neden olabileceği anlamına gelmektedir. Böylece TON-618 gibi devasa bir kara delik var olabilmiştir.

Ancak buradaki bir problem, böylesi bir kara deliğin oluşması için gerekli maddenin hiçbir koşulda bir arada duramamasıdır. Yani ilkel zamanlarda bile böylesi büyüklükte bir kara deliğin var olabilmesi için ondan çok daha büyük bir yıldızın var olması gerekir - ki bu, hesaplamalara göre mümkün değildir.

Kara Delik Birleşmesi Hipotezi

Bu nedenle farklı bir görüş geliştirilmiştir: Bu büyüklükteki bir kara deliğin oluşması için, Evren'in erken zamanlarında, bu tip kara deliklerden daha küçük kara delikler, milyonlarca yıllık süreçte bir araya gelerek daha büyük bir kara deliğe dönüşmüş olabilirler. İşte TON-618 de böyle bir kara delik olabilir. Ve muhtemelen bu tip kara deliklerden henüz keşfetmediklerimiz var.

Sömürücü Kara Delik Hipotezi

Elbette bundan başka açıklamalar da geliştirilmiştir. Örneğin TON-618, başlangıçta tek bir yıldızdan oluşan bir kara delik olabilir; ancak çevresindeki yıldızları o kadar çok sömürmüştür ki bir müddet sonra kütlesine kütle katarak bugünkü ultra-kütleli durumuna erişmiştir.

Hidrojen Kümesi Hipotezi

TON-618'in devasalığını açıklayan bir diğer hipoteze göre, Evren'in ilkel zamanlarındaki yoğun hidrojen kümelerinden biri, bir müddet sonra hızla kendi içine çöküp devasa bir kara delik meydana getirmiştir. Burada bahsedilen kümeler, günümüzdeki bazı galaksilerden bile daha büyüktür)

Görüşler farklılık gösterse de ortak bir nokta söz konusu: Hiçbir yıldız bu denli büyük bir kara deliği tek başına oluşturamaz. Bundan ötürü de bahsedilen son üç görüşten biri muhtemelen doğrudur; fakat hangisinin doğru olduğunu net olarak keşfetmek için daha fazla veri toplanması gerekmektedir.

TON-618, Dünya'yı Etkiler mi?

Aslında kütleçekimi, sınırı olan bir kuvvet değildir. Dolayısıyla Evren'deki tüm maddeler, birbirini çeşitli miktarlarda etkilemektedir. Ancak kütleçekimi, aradaki mesafenin karesiyle ters orantılı olarak küçülmektedir; bu nedenle kütleniz ne kadar devasa olursa olsun, belli bir mesafeden sonra, kütleçekimi etkisi teorik olarak olmasa bile pratik olarak sıfır düzeyine inmektedir.

Bu durum, TON-618 için de böyledir! Elbette bir etkisi var ancak aradaki mesafe 10,4 milyar ışık yılı uzaktaki bu devasa cismin 80 kilogramlık bir insan üzerindeki etkisi, kişinin vücudundaki tek 1 adet protonun kişi üzerindeki kütleçekimi etkisinden bile küçüktür!

Sonuç

Evren, gizemlerle dolu. Muhtemelen TON-618 gibi daha keşfetmediğimiz dev gök cisimleri halen keşfedilmeyi bekliyor. Bilim; birikimli ve ağır ilerlese de her geçen gün yeni bir yıldız, yeni bir karadelik ve devasa galaksiler keşfetmeye devam ediyoruz. Ufkumuzu açan ve bizi kendi dar yaşam alanımızdan kurtaran bu bilim dalına gönül vermiş astronomlara ve bilim insanlarına yürekten bir teşekkür borçluyuz.