Webb, Büyük Patlama’dan 900 milyon yıl sonra yan yana duran iki dev kara delik buldu

James Webb Uzay Teleskobu, evrenin bir milyar yaşından daha genç olduğu bir dönemde yan yana beslenen iki süper kütleli kara delik keşfetti. Bunlar şimdiye kadar tespit edilmiş en eski kompakt kuasar çiftini oluşturuyor ve aralarındaki mesafe, Güneşimiz ile Samanyolu’nun merkezi arasındaki uzaklıktan daha kısa.

Bu çift önemli çünkü kimse bu kadar erken bir dönemde böyle bir şey bulmayı beklemiyordu. İki kara deliğin her biri Güneş’ten yüz milyonlarca ila milyarlarca kat daha ağır ve bu çağda ikisini birbirine bu kadar yakın bulma ihtimali, genç evrene dair mevcut modellerin öngördüğünden çok daha yüksek.

Sistemin resmi adı J1602+4228AB. Hawaii dilindeki adı Nāpōwawāʻenakaulua ise Hawaiʻi Üniversitesi’nin Hawaii dili fakültesinden Larry Kimura tarafından A Hua He Inoa adlandırma programı aracılığıyla oluşturuldu. Anlamı: “Isının parlaklığında, enerjiyi Evrene yeniden bedenleyen, dipsiz güçteki iki karanlık gök cismi.” NSF NOIRLab’dan Silvia Onorato liderliğindeki çalışma, The Astrophysical Journal Letters dergisinde yayımlandı.

Gördüğümüz ışık, çifti Büyük Patlama’dan yaklaşık 900 milyon yıl sonra terk etti. Daha büyük kara delik yaklaşık 1,5 milyar Güneş kütlesine, daha küçük olan ise yaklaşık 400 milyon Güneş kütlesine sahip. Yaklaşık 18.100 ışık yılı, yani Samanyolu’nun çapının yaklaşık beşte biri kadar bir mesafede bulunuyorlar.

Kuasar, o kadar çok gaz yutan süper kütleli bir kara deliktir ki etrafındaki madde, içinde bulunduğu gökadadaki tüm yıldızları gölgede bırakır. Bu çiftin her iki üyesi de Eddington sınırında veya biraz üzerinde besleniyor; bu, sıcak gazdan dışarı doğru iten radyasyonun gazı içeri çeken kütleçekimini dengelediği orandır. Dolayısıyla her iki kara delik de fiziğin normalde izin verdiği kadar hızlı büyüyor.

“Evrenimizin bu kadar erken bir döneminde bu devasa kuasarlardan tek bir tanesinin nasıl var olduğuna dair kesin bir teorik açıklama yok, hele ki iki tanesinin hiç yok,” dedi Onorato, NOIRLab duyurusunda.

Webb ve Gemini ikinci kuasarı nasıl buldu

Çift, NSF NOIRLab ve Uluslararası Gemini Gözlemevi’nden Emanuele Paolo Farina liderliğindeki bir Webb programı olan Aether araştırmasında ortaya çıktı. Araştırma, Webb’in Yakın Kızılötesi Tayfçekeri’ni ilk milyar yıldaki 200 kuasara, yani o dönemden bilinen tüm kuasarların yaklaşık yüzde 43’üne yönlendiriyor. Cihaz, tek bir tayf yerine, her bir hedefin etrafındaki küçük gökyüzü parçalarının her biri için ayrı bir tayf kaydediyor.

Her veri küpünün görsel bir kontrolü sırasında ekip, bilinen kuasar J1602+4228’in neredeyse aynı uzaklıkta sönük bir yoldaşı olduğunu fark etti. Taranan 199 araştırma alanından sadece bu, geniş salma çizgilerine, yani bir kara deliğe yakın hızlı hareket eden gazın imzasına sahip olan yoldaş kuasardır. Webb bu alanı yaklaşık 45 dakika boyunca gözlemledi.

Yoldaş, ana kuasardan kabaca 19 kat daha sönük ve ikisi gökyüzünde bir yay saniyesinin hemen altında, yani dört kilometre uzaklıktan görülen bir madeni para genişliği kadar ayrılmış durumda. Bunun ayrı bir cisim olduğunu doğrulamak için ekip, Hawaiʻi’deki Maunakea’da bulunan Gemini Kuzey teleskobundaki Gemini Yakın Kızılötesi Tayfçekeri’ne yöneldi ve yarığı her iki kuasarı aynı anda kapsayacak şekilde yerleştirdi. Sönük kuasar üç saatten fazla pozlandırma aldı. “Maunakea üzerindeki gökyüzü o kadar temiz ve berraktı ki verileri sadece iki gecede toplamayı başardık,” dedi Onorato. Üçüncü bir cihaz olan Gemini Çoklu Nesne Tayfçekeri, sönük yoldaştan gelen optik ışığı ekledi.

İki kuasarın kırmızıya kayması, yani evrenin genişlemesinin ışıklarını ne kadar gerdiğinin bir ölçüsü, saniyede yalnızca yaklaşık 15 kilometre farklılık gösteriyor ve bu da onları Dünya’dan esasen aynı uzaklığa yerleştiriyor.

Erken evrenin en yakın kuasar çifti

Bu, kozmik şafakta, yani ilk gökadalar çağında bulunan yalnızca üçüncü kuasar çifti ve en sıkı olanı. Önceki en kompakt erken dönem çifti olan J2037-4537, yaklaşık 24.000 ışık yılı ayrılığa sahip ve kozmik tarihte yaklaşık 100 milyon yıl sonra görüldü. Benzer bir çağdaki diğer bir aday olan J1215-0148 ise yaklaşık 39.000 ışık yılı genişliğinde ve gökbilimciler bunun gerçek bir çift olup olmadığını hâlâ tartışıyor.

Karşılaştırma için, Güneş, gökadamızın merkezindeki kara delik olan Sagittarius A*’dan yaklaşık 26.000 ışık yılı uzaklıkta. Sagittarius A* yaklaşık dört milyon Güneş kütlesine sahip. Bu çiftteki daha büyük kara delik yaklaşık 380 kat daha ağır ve bu kütleye evren şu anki yaşının yaklaşık yüzde 6,5’i kadarken ulaştı.

Ekip ayrıca böyle bir çiftin ne sıklıkta ortaya çıkması gerektiğini de sordu. Kuasarların büyük ölçeklerde nasıl kümelenme eğiliminde olduğuna dair ölçümler, bu çiftin ölçeğine kadar indirgendiğinde, 199 alanda bir tane bulunmasından çok daha az sayıda komşu öngörüyor. Gözlemlenen çift, ekip daha sönük bir parlaklık eşiği kullandığında bile, bu tahminlerin 100 ila 1.000 kat üzerinde yer alıyor.

Çiftin henüz çözmediği şeyler

İlk açık soru, bunların gerçekten iki kuasar olup olmadığı. Bizimle uzaktaki tek bir kuasar arasında bulunan bir gökada, ışığını büküp aynı cismin iki görüntüsünü oluşturabilir; buna kütleçekimsel merceklenme etkisi denir. Tayflar buna karşı çıkıyor. İki kuasar, ışıklarının eğimi ve onları ne kadar tozun soldurduğu açısından farklılık gösteriyor ve oksijen salma çizgilerinde görülen hızlı hareket eden gaz çıkışları farklı şekillere sahip; merceklenme bu şekilleri değiştiremez. Bu nedenle ekip geçici olarak gerçek bir çift olduğu yönünde görüş bildiriyor. Ancak arşivdeki Hubble görüntüleri, sönük kuasarın yakınında olası bir ön plan gökadası gösteriyor. Yazarlar, tayfların tek başına merceklenmeyi ekarte edemeyeceğini ve tam bir mercek modelinin halen hazırlanmakta olduğunu belirtiyor.

İkinci sınırlama kütlelerin kendisi. Tek bir tayftan elde edilen kara delik ağırlıkları, kabaca iki katı kadar bir sistematik belirsizlik taşır; bu nedenle 1,5 milyar ve 400 milyon rakamları tahmindir, kesin ölçümler değildir.

Üçüncü sınırlama fazlalıkla ilgili. Kümelenme tahminleri çok daha büyük ölçeklerde ölçüldü ve yazarların teorinin son derece belirsiz olduğunu söylediği test edilmiş aralıklarının çok altına kadar genişletilmeleri gerekiyor. Tek bir çift, bu tür sistemlerin yaygın olup olmadığını veya bunun nadir bir tesadüf olup olmadığını gösteremez.

Tek başlarına ele alındığında, kara delikler hiçbir kuralı çiğnemiyor: kütleleri ve beslenme hızları, aynı dönemdeki yalnız kuasarlarla uyuşuyor. Açıklanamayan şey, herhangi bir kara deliğin bu kadar hızlı bir şekilde bir milyar Güneş’e nasıl ulaştığı ve neden ikisinin bunu birbirine bu kadar yakın yaptığı.

Bir birleşme bu çifti neden açıklayabilir

Ekip, Nāpōwawāʻenakaulua’nın erken evrendeki madde yoğunluğunun aşırı bir zirvesini işaret ettiğini, çarpışan gökadaların merkezlerine doğru büyük miktarlarda gaz ittiği bir yeri öne sürüyor. Bu gaz, aynı anda hem yıldız oluşumunu hem de her iki kara deliği besleyecek ve bu da iki kuasarın neden birlikte etkinleştiğini açıklayacaktır.

İki ana gökada birleşiyorsa, kara deliklerin sonunda birleşik gökadanın merkezine doğru batması, bağlı bir çift oluşturması ve çok uzak bir gelecekte birleşmesi gerekir. Bunun gibi çiftler, NANOGrav işbirliği tarafından bildirilen sönük kütleçekimsel dalga arka planını ürettiği düşünülen sürecin erken aşamasıdır.

Okuyucuların kuasar çifti hakkında sorduğu sorular

Kuasar çifti nedir?

Kuasar çifti, genellikle ana gökadaları etkileşim halinde olduğu veya birleştiği için uzayda birbirine yakın duran, aktif olarak beslenen iki süper kütleli kara deliktir. Büyük Patlama’dan sonraki ilk milyar yılda çok azı bulunmuştur.

Nāpōwawāʻenakaulua ne kadar uzakta?

Işığı, çifti Büyük Patlama’dan yaklaşık 900 milyon yıl sonra terk etti; bu da yaklaşık 6,08’lik bir kırmızıya kaymaya karşılık geliyor. Işık, Webb’e ulaşmak için neredeyse 13 milyar yıl yol kat etti.

Gökbilimciler bu kadar uzaktaki bir kara deliği nasıl tartıyor?

Kara deliğin yörüngesindeki gazdan gelen hidrojen salma çizgilerinin genişliğini ölçüyorlar. Daha hızlı yörüngeler daha geniş çizgiler anlamına gelir ve kuasarın parlaklığıyla birleştiğinde genişlik bir kütle tahmini verir. Bu tek tayflı tahminler yaklaşık iki kat oranında belirsizdir.

İkinci kuasar, kütleçekimsel merceklenmenin neden olduğu bir yanılsama olabilir mi?

Mümkün ancak daha az olası kabul ediliyor. İki tayf, merceklenmenin üretmemesi gereken şekillerde, özellikle de gaz çıkışlarının şekillerinde farklılık gösteriyor, ancak Hubble görüntülerinde olası bir ön plan gökadası tespit edildi. Ayrıntılı bir mercek modeli bu fikri test edecek.

Sırada ne var

Webb keşif verilerini 2 Nisan 2025’te kaydetti, Gemini takibi bu yıla kadar devam etti ve makale 10 Kasım 2026’da yayımlandı. Onorato’nun ekibi şimdi iki kuasar arasında hareket eden gazın dinamik bir çalışmasını ve arşivdeki Hubble görüntülerine dayanan bir mercek modelini hazırlıyor. İtalya Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden Roberto Decarli liderliğindeki ayrı bir makale, tüm Aether araştırmasında bulunan yoldaş gökadaları rapor edecek; bu da bunun gibi çiftlerin yaygın mı yoksa nadir mi olduğunu gösterebilecek istatistiksel örneğe yönelik ilk adım olacak.

Kaynak: Onorato et al., “Nāpōwawā‘enakaulua: A Close Quasar Pair at Cosmic Dawn in the Aether Survey,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb11f

Etiketler: astronomi, James Webb Space Telescope, JWST, kara delikler, Gemini North, kuasarlar