KENDİ IŞIĞINI YUTAN KARA DELİK

Olay ufku, bir kara deliği kara delik yapan şeydir: ötesinden hiçbir şeyin, ışığın bile geri dönemediği bir sınır. Tanımı gereği bize hiçbir sinyal göndermez. Event Horizon Telescope, M87 gökadasındaki ve Sagittarius A*’daki dev kara deliklerin gölgelerini görüntüledi; bu bir ufkun dolaylı kanıtıdır. Ama bir yıldızdan doğan kara deliğin ufku yalnızca onlarca kilometre çapındadır, görüntülenemeyecek kadar küçüktür.

Sönük eş argümanı

Gökbilimcilerin bir ipucu daha var. Ölü bir yıldızın bir eşinden gaz çektiği çiftlerde, sakin kara delik sistemleri genellikle benzer yörüngelere sahip nötron yıldızı sistemlerinden yaklaşık yüz kat daha sönüktür. Açıklama: düşen gaz bir nötron yıldızının yüzeyine çarpıp parlar, kara delik ise enerjiyi yutar.

Zayıf nokta bir varsayımdır. Argüman, benzer yörüngelerin benzer beslenme hızları anlamına geldiğini varsayar. 80 dakikadan uzun yörüngelerde eş bir kahverengi cüce, sıradan bir yıldız ya da bir dev olabilir ve gaz akışını birçok etki yönlendirebilir. Gerçek beslenme hızı bilinmez.

Dakikalar içinde dolanan çiftler

Xiamen Üniversitesi’nden Qian-Qi Ma, Wei-Min Gu ve Mouyuan Sun, Nanjing Normal Üniversitesi’nden Shan-Shan Weng ile birlikte ultra-kompakt X-ışını çiftlerine yöneldi. Yörünge 40 dakikadan kısa sürdüğünde iki cisim o kadar yakındır ki eş ancak bir beyaz cüce olabilir. Yörünge de esas olarak kütleçekim dalgaları yayarak küçülür.

Bu, söz konusu sistemleri temiz laboratuvarlara dönüştürür. Beslenme hızı yalnızca kütleçekim kuramına ve bir beyaz cücenin boyutunun kütlesiyle nasıl ilişkili olduğuna bağlıdır. Birkaç varsayılan kütleyle, yalnızca yörünge döneminden hesaplanabilir: nötron yıldızı için 1,4 ila 2 Güneş, kara delik için 3 ila 20.

Ekip, hepsi küresel kümelerde bulunan beş böyle sistemi tuttu; küresel kümeler, uzaklıkları %2 içinde bilinen, yaşlı yıldızlardan oluşan yoğun toplardır:

• dördü, termonükleer X-ışını patlamalarıyla tanımlanan bir nötron yıldızı içeriyor;
• biri, 47 Tuc X-9, radyo ve X-ışını yayınımının birlikte nasıl değiştiğinden tanımlanan bir kara delik içeriyor. Yörüngesi yaklaşık 28 dakika sürüyor.

Ardından her sistemin Chandra, Swift ve diğer gözlemevlerinden alınan ortalama X-ışını çıktısını, hesaplanan beslenme hızıyla karşılaştırdılar.

Bin kat daha sönük

Sonuç ışınım verimliliğidir: içeri düşen kütlenin enerjisinden X-ışını olarak çıkan pay.

• Dört nötron yıldızının hepsinde %5’in üzerinde.
• Kara delikte %0,03’ün altında.

Aradaki fark iki ila üç büyüklük mertebesi. En çarpıcı çift: nötron yıldızı sistemi M15 X-2 ile kara delik 47 Tuc X-9 benzer hızlarda, saniyede yaklaşık 10¹⁶ gram besleniyor, yine de 47 Tuc X-9 bin kat daha sönük. Bazı kaynakların parlaklığında on kata varan belirsizlikler hesaba katılsa bile iki grup ayrı kalıyor.

Enerji nereye gidiyor

Yazarlar bunu dipte ne olduğuyla açıklıyor. Nötron yıldızının sert bir yüzeyi vardır: içeri akan sıcak gaz yol boyunca zayıf ışınım yapsa bile enerjisi sonunda bu yüzeye bırakılır ve yeniden yayılır. Kara deliğin yüzeyi yoktur. Düşük beslenme hızlarında gazın enerjisinin büyük kısmı ısı olarak içeri taşınır ve ufkun ardında kaybolur.

Yazarlara göre bu, yıldızsal bir kara deliğin ufku için güçlü bir kanıt; ancak kendi özetlerinin de belirttiği gibi dolaylı. Tek bir kara deliğe dayanıyor. Sınanabilir bir öngörüde bulunuyorlar: böyle sıkı bir çiftte bulunacak her yeni nötron yıldızı parlak gruba düşmeli, benzer yörüngeli her kara delik de 47 Tuc X-9 kadar sönük olmalı.

Dev kara delikler için bir ders

Çalışma daha geniş bir uyarı da taşıyor. Kara delikler için parlaklık, ne kadar beslendiklerinin kötü bir ölçüsüdür. Bir kara delik sönük kalırken büyüyebilir. Yazarlara göre süper kütleli kara deliklerin büyümesini ışıklarından çıkaran taramalar bu büyümenin bir kısmını kaçırıyor olabilir.