Kara deliklerin gerçek zamanlı enerji kapasitesi ilk kez ölçüldü

Bilim insanları, 18 yıllık yüksek çözünürlüklü radyo gözlem verilerini analiz ederek kara deliklerin uzaya yaydığı güçlü enerji jetlerini ilk kez 'gerçek zamanlı' ölçmeyi başardı. Cygnus X-1 sistemi üzerinde uygulanan yeni yöntem, kara deliklerin evrenin evriminde rol oynayan dev enerji kaynakları gibi çalıştığını ortaya koydu.

Evrenin büyük ölçekli yapısını ve galaksilerin evrimini anlamaya yönelik araştırmalarda dikkat çekici bir gelişme yaşandı. Uzun yıllar boyunca ‘kozmik elektrik süpürgeleri’ olarak anılan kara deliklerin, aynı zamanda ışık hızına yakın hızlarda enerji jetleri fırlatan güçlü sistemler olduğu biliniyordu. Ancak bu jetlerin anlık gücünü ve verimliliğini ölçmek, teknik sınırlamalar nedeniyle bugüne kadar mümkün olmamıştı.Bilim insanları, kara deliklerin çevrelerine aktardığı enerjiyi değerlendirmek için genellikle binlerce yıllık izlere bakmak zorunda kalıyordu. Başka bir ifadeyle, çalışan bir motorun o andaki performansını ölçmek yerine, geride bıraktığı uzun vadeli etkilere göre tahmin yürütülüyordu. Uluslararası bir araştırma ekibi, geliştirdiği yeni analitik modelleme yöntemiyle bu ölçüm sorununa yeni bir çözüm getirdi.YENİ ÖLÇÜM METODOLOJİSİAraştırmanın merkezinde, Dünya’dan yaklaşık 7 bin 200 ışık yılı uzaklıkta bulunan Cygnus X-1 sistemi yer aldı. Şimdiye kadar keşfedilen en iyi bilinen kara delik sistemlerinden biri olan Cygnus X-1, bir kara delik ile devasa bir mavi süper dev yıldızdan oluşuyor. Birbirinin etrafında dönen bu ikili sistem, küresel teleskop ağıyla 18 yıl boyunca düzenli olarak izlendi. Araştırma ekibi, kara delikten yayılan enerji jetlerini doğrudan ölçmek yerine, fizikte ‘momentum akısı’ olarak bilinen prensipten yararlandı.Kara delik, eşlik eden mavi süper dev yıldızdan yayılan gazları içine çekerken, bu maddenin bir kısmı aşırı ısınıyor ve zıt yönlere doğru iki dar jet halinde uzaya fırlatılıyor. Bilim insanları, eş yıldızdan gelen güçlü rüzgarların bu jetlere uyguladığı fiziksel baskıyı ve jetlerin uzayda nasıl büküldüğünü inceleyerek jetlerin taşıdığı enerjiyi hesapladı.MUAZZAM ENERJİ VERİMLİLİĞİBilgisayar simülasyonlarıyla desteklenen basınç ve bükülme analizleri, jetlerin yıldız rüzgarına karşı koymak için ne kadar kuvvete ihtiyaç duyduğunu gösterdi. Böylece kara deliğin o andaki ‘motor gücü’ daha net biçimde ölçülebildi. Elde edilen veriler, Cygnus X-1 sistemindeki enerji üretiminin oldukça yüksek seviyelere ulaştığını ortaya koydu. Buna göre enerji jetleri saatte yaklaşık 540 milyon kilometre hızla hareket ediyor. Bu hız, ışık hızının neredeyse yarısına karşılık geliyor.Açığa çıkan enerji ise yaklaşık 10 bin Güneş’in ürettiği enerjiye eşdeğer seviyede hesaplandı. Araştırmanın en dikkat çekici sonuçlarından biri de verimlilik oranı oldu. Kara deliğe doğru çekilen maddeden salınan enerjinin yaklaşık yüzde 10’unun doğrudan jetlere aktarıldığı belirlendi. Bu sonuç, kara deliklerin çevrelerinden çektiği maddeyi ne kadar etkili biçimde güçlü enerji akışlarına dönüştürebildiğini ilk kez sayısal verilerle ortaya koymuş oldu.GALAKSİLERİN ENERJİ ALTYAPISIAraştırma, kara deliklerin evrendeki rolüne ilişkin mevcut anlayışı da güçlendiriyor. Dev enerji motorları gibi çalışan bu sistemler, çevrelerindeki gazı ısıtarak, şok dalgaları oluşturarak ve türbülansları tetikleyerek galaksilerdeki yıldız oluşum süreçlerini doğrudan etkileyebiliyor. Bu yönüyle kara delikler, yalnızca maddeyi içine çeken kozmik yapılar değil, aynı zamanda galaksilerin gelişimini ve enerji dengesini şekillendiren aktif unsurlar olarak değerlendiriliyor.Cygnus X-1 üzerinden elde edilen veriler, kara delik jetlerinin incelenmesinde yeni bir ölçüm standardı oluşturabilir. Araştırmacılar, bu ‘gerçek zamanlı ölçüm’ tekniğini diğer kara delik sistemlerine de uygulayarak, evrendeki enerji dağılımı ve geri bildirim süreçlerini daha ayrıntılı biçimde haritalamayı hedefliyor.