Gökbilimciler Kara Deliğin En Büyüğünü Keşfettiler?

Bilinenden Daha Büyük Kara Delikler

Astrofizikçi olmanın en güzel yanlarından biri, mümkün olmadığını düşündüğünüz şeyleri keşfetmeye devam etmenizdir. Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) ve Başak Gözlemevi şimdiye kadarki en büyük kara deliği keşfettiler. Bu önemlidir çünkü bilim adamları aslında bu kütlede kara deliklerin var olup olamayacağından şüphe duymuşlardı.

Tartışılan birden fazla fikir vardı. Birincisi, büyük yıldız çiftlerinin, her ikisinin de kara deliklere dönüşüp nihayetinde birleşene kadar yavaş yavaş yan yana evrimleşmesiydi. Bir diğeri, daha önce tanınmayan kara deliklerin, yoğun yıldız bölgelerindeki diğer yıldızlardan oluşan bir kalabalığın itişmesiyle bir araya getirilebileceğiydi. Ama asıl süreç hangisi?
Yaşamlarının sonunda yıldızların nükleer yakıtı bittiğinde ve artık kendi yerçekimine karşı koyacak basıncına sahip olmadığında çökerler.

Güneşimiz de dahil olmak üzere düşük kütleli yıldızlar, sonunda “beyaz cüceler” olarak bilinen soluk yıldız hayaletleri haline gelirler. Güneş’in kütlesinin sekiz katından daha ağır başlayan yıldızlar, inanılmaz derecede yoğun ve nötron yıldızları adı verilen küçük nesneler haline geliyor. Ve doğumda 20’den fazla güneş kütlesine sahip gerçekten büyük yıldızlar, birkaç ila yaklaşık 40 güneş kütlesi arasında son kütlelerle kara deliklere dönüşür.

Fakat çok, çok büyük yıldızlara, belki de başlangıç ​​kütleleri yaklaşık 130 ila 250 güneş kütlesi arasında olan, merkezleri evrimlerinin sonlarında gerçekten çok sıcak (yaklaşık bir milyar derece Kelvin) olan yıldızlara tuhaf bir şey olacağı uzun zamandır tahmin ediliyor. Bu yıldızların içinde basınç desteğinin çoğunu sağlayan ışık o kadar enerjiktir ki, elektron ve pozitron çiftlerine dönüşebilir (pozitronlar, elektronun antimadde karşılıklarıdır neredeyse aynıdır ancak zıt yüke sahiptirler).

Bu da yıldızı kararsız hale getirir. Basınç aniden düşer, yıldızın merkezi büzülür ve ısınır ve kaçan nükleer füzyon, tüm yıldızın parlak bir “çift-istikrarsızlık” süpernovasında patlamasına neden olur ve geride hiçbir kalıntı bırakmaz.

Bu, birleşen çiftlerdeki tüm kara delikler çökmekte olan yıldızlar tarafından yaratılmış olsaydı, yaklaşık 55 ila 130 güneş kütlesi arasında kütleli kara deliklerin olmaması gerektiği anlamına gelir bu tür kalıntıları üretebilecek yıldızlar, hayatlarını terk eden patlamalarla sona erdirirdi.

Bununla birlikte, aynı kaçak nükleer füzyona uğramayan ve tamamen kara deliklere dönüşen daha ağır yıldızlardan (250 güneş kütlesinden fazla) daha büyük kara delikler oluşabilir. Ancak bu, kalabalıkta birleşen kara delikler için geçerli değildir. İki kara delik birleştiğinde, neredeyse kütlelerinin toplamı kadar ağır başka bir kara delik oluştururlar. Bu kara delik yoğun ortamda kalırsa, yeniden birleşebilir ve kütle boşluğunu dolduran, çeşitli boyutlarda daha da büyük kara deliklere yol açar.

GW190521, gerçekten de çok büyük iki kara deliğin birleşmesidir, şimdiye kadar yerçekimi dalgaları aracılığıyla gözlemlenen en ağır kara deliğin birleşmesidir. 71 ila 106 güneş kütlesi arasında ölçülen daha ağır olan (% 90 güvenle), kütle boşluğuna kare olarak düşer. Bu, kara deliklerin gerçekten tekrar tekrar birleştiğini gösteriyor gibi görünüyor.