BÜYÜK PATLAMA'DAN 470 MİLYON YIL SONRA TARTILAN BİR KARA DELİK

Evren bir milyar yaşından küçükken bile milyarlarca Güneş kütlesindeki kara deliklerin beslediği kuasarlar vardı. Bu kadar kısa sürede bu kadar nasıl büyüdükleri, gökbilimin açık bulmacalarından biri. Geniş alanlı taramalar bu canavarlardan yüzlercesini buldu, ama yalnızca en parlak olanlarını.

James Webb Uzay Teleskobu tabloyu değiştirdi. Çok daha sönük aktif galaksi çekirdeklerini — merkezi kara deliği beslenen galaksileri — geniş salma çizgilerini yakalayarak görebiliyor: kara deliğin yakınında öyle hızlı dönen gazdan gelen ışık ki tayf çizgileri — her elementin yaydığı kesin renkler — yayılıp bulanıklaşıyor. Bu cisimlerin çoğu, doğası hâlâ tartışılan, “Küçük Kırmızı Noktalar” (Little Red Dots) lakaplı, kompakt ve çok kırmızı görünen kaynaklar.

Kestirmesiz bir arama

Tokyo’daki Waseda Üniversitesi’nden yürütülen çalışmada Xingyao Cai, Akio K. Inoue, Masafusa Onoue ve meslektaşları, DAWN JWST Arşivi’nin herkese açık tayflarını taradı: kırmızıya kaymaları 6 ile 10,3 arasında güvenilir biçimde belirlenmiş 1.247 kaynak — z ile gösterilen kırmızıya kayma, evrenin genişlemesinin ışıklarını ne kadar gerdiğini ölçer: ne kadar yüksekse kaynak o kadar uzakta ve onu zamanda o kadar geride görüyoruz. Renge ya da boyuta göre ön seçim yapmadılar. Her tayf için geniş bir hidrojen çizgisi içeren bir modelin, içermeyen bir modelden daha iyi uyup uymadığını sordular. 66 aday eleği geçti.

En uzaktaki, “Mirage or Miracle” programında gözlenen MoM-BL-z10: kırmızıya kayması z = 9,9837, yani evrenin yalnızca 470 milyon yaşında olduğu bir dönem.

Görünür mavi-yeşil ışık olarak yayılan geniş hidrojen-beta çizgisi, yaklaşık on bir kat gerilerek (1 + z) kızılötesine geçiyor ve bize 5,35 mikrometrede ulaşıyor; Webb’in standart işlemesindeki 5,3 mikrometrelik kesimin hemen ötesinde. Yalnızca arşivin indirgemesi tayfın bu ek parçasını kurtardığı için görülebildi.

Sönük bir noktanın yedi küçük Webb görüntüsü, uzun ve gürültülü bir tayf ve kırmızıyla uydurulmuş geniş bir hidrojen çizgisine yakınlaştırma.

MoM-BL-z10’un yedi filtredeki Webb görüntüleri (üstte) ve tayfı; sağda uydurulmuş geniş hidrojen-beta çizgisi. — Şekil 1, Cai ve diğerleri (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Kara deliği tartmak

Geniş çizgi 3,87’lik bir sinyal-gürültü oranıyla algılanıyor; yazarların önceden koyduğu 3 eşiğinin yalnızca biraz üzerinde. Bize doğru gelen gazın ışığı bir yöne, uzaklaşan gazınki öbür yöne kayar (Doppler etkisi); bu yüzden çizginin genişliği bir hız yelpazesi olarak ölçülür: saniyede 3.480 kilometre (büyük belirsizliklerle: −950, +2.040). Neon ve oksijenden gelen diğer çizgilerin oranları, cismi sıradan yıldız oluşturan galaksiler yerine aktif çekirdekler arasına yerleştiriyor.

Gazın hızını, ışığın geldiği bölgenin büyüklüğünü belirleyen kaynak parlaklığıyla birleştirmek bir “virial” kütle veriyor — kırmızıya kayma 10’da yapılan ilk böyle tahmin:

kuasarlar için kullanılan standart reçeteyle yaklaşık 36 milyon Güneş kütlesi (3,6 × 10⁷, kabaca 19 ile 94 milyon arasında); kara delik kuramsal en yüksek hızının, yani Eddington sınırının %11’iyle besleniyor — bu sınırın ötesinde içe düşen maddenin ışığı gazı uzağa iter ve kara deliği açlığa mahkûm eder;
Küçük Kırmızı Noktalar için önerilen bir reçeteyle ve bu en yüksek hızla beslendiği varsayılarak yaklaşık 2,1 milyon Güneş kütlesi — 17 kat daha az.

Cisim kompakt görünüyor ve bir Küçük Kırmızı Nokta’dan beklenen renklere sahip, ama yazarlar mevcut verilerle onu böyle sınıflandırmaktan kaçınıyor.

Fazla ağır, fazla erken

Ekip, böyle bir kara deliğin kırmızıya kayma 25’ten başlayarak — görüldüğü 470 milyon yıldan çok önce — nasıl büyümüş olabileceğinin izini sürdü. 10 ila 100 Güneş kütlesindeki bir yıldızın kalıntısı olan hafif bir tohumdan 36 milyon Güneş kütlesine ulaşmak, ortalama olarak Eddington sınırının yaklaşık iki katı bir hız gerektiriyor. Belki bir gaz bulutunun doğrudan çökmesinden doğmuş 10.000 ila 100.000 Güneş kütlesindeki ağır bir tohum ise sınırda beslenerek oraya ulaşabilir. Gözlenen %11’lik hızıyla asla bu kadar büyüyemezdi: geçmişte daha hızlı yemiş olmalı.

Hafif ve ağır tohumlar için kırmızıya kaymaya karşı kara delik kütlesi eğrileri; MoM-BL-z10’u işaretleyen bir yıldız.

Olası büyüme öyküleri: sarı yıldız (standart kütle), hafif tohumların Eddington üstü beslenmeye ihtiyaç duyduğu, ağır tohumların ise yettiği yerde duruyor. — Şekil 5, Cai ve diğerleri (2026), arXiv:2610.28735, CC BY 4.0.

Daha düşük kütleye bile, sınırda büyüyen yıldızsal bir tohumdan ulaşmak zor kalıyor.

Webb’in yapabileceklerinin sınırında

MoM-BL-z10 artık bilinen en uzak geniş çizgili aktif çekirdek; z = 9,29’daki CAPERS-LRD-z9’un ötesinde. Kırmızıya kayma 10 civarındaki iki eski aday, UHZ1 ve GN-z11, hiçbir zaman güvenilir biçimde algılanmış bir geniş çizgi göstermedi. Buradaki hidrojen çizgisi Webb’in tayfölçerinin tam kenarında durduğu için yazarlar, kırmızıya kayma 10’un sönük kara delikleri bu yolla bulmanın pratik sınırına yakın olabileceğinden şüpheleniyor. Tam bir katalogla daha büyük bir arama hazırlanıyor.