Biyologlar, iki farklı organizma arasındaki iyi yapılanmış, uzun süreli, yaşamı değiştiren ilişkileri tarif etmek için “simbiyotik” (Yunanca’dan, “birlikte yaşama” anlamında) terimini kullanırlar. Simbiyotik ilişkiler karşılıklı yararlı olabilir ve her iki organizmanın gelişmesini sağlayabilir. Karşılıklı yararlı simbiyotik ilişkilere klasik bir örnek, palyaço balığı ve zehirli deniz anemonu arasındakidir: palyaço balığı anemona besin sağlarken anemon da balığa yırtıcılara karşı korunma sağlar.  Ya da daha karanlık bir yüzleri olabilir; parazit ve konakçı arasındaki ilişki gibi, bir organizma yarar sağlarken diğeri bundan zarar görür. Yıldızlar da simbiyotik ilişkiler kurabilir. Simbiyotik yıldızlar, evrimleşmiş bir kızıl dev yıldızla bağlı ölü, sıklıkla bir beyaz cüce hatta bazen daha da yoğun bir nötron yıldızı olan kompakt yoldaşından oluşan parazitik çift sistemleridir. Kızıl devden kompakt cismin üzerine gaz düşer, güçlü kütle çekim tarafından ezilir ve ısıtılır, nihayetinde hidrojenin helyuma çevrilmesiyle bir termonükleer patlamayı ateşler. Bu ölü yıldızı bir süre için tekrar canlandırır ve bir kez daha enerji üretir (ama bu sefer, ana kol ömründe yıldızın çekirdeğinde meydana geldiği gibi kararlı bir nükleer yanma yerine yıldızın yüzeyinde kararsız şekilde). Değişen yıldız R Aquarii, yıldız simbiyozuna ilginç bir örnek. Burada geçmişteki fışkırmalar, yıldızı çevreleyen şaşırtıcı ve görkemli yapılar olarak hala görülebiliyor. Yukarıdaki görsel, R Aqr’nin kompozit optik ve X-ışın görüntüsü. Optik görüntü (kırmızı, Hubble Uzay Teleskobu), eski fışkırmalar tarafından oluşturulan (yaklaşık bir ışık yılı genişlikte) büyük, soğuk, yoğun yapıları gösteriyor. X-ışın görüntüleri (mavi, Chandra X-ışın Gözlemevi), daha yeni fışkırmalar tarafından, patlamanın saatte milyon kilometre hızla giden şarapneli, yıldızın yakınındaki daha yavaş gaza çarptığında üretilen, aşırı sıcak gazdan oluşmuş jet benzeri damlaları ortaya çıkarıyor. Yeni püskürmelerin yanında geçmiş fışkırmalara dair kanıtları görebilme yeteneği, bilim insanlarının kütlenin kızıl devden beyaz cüceye nasıl aktarıldığını ve püskürmelerin nasıl gerçekleştiğini ve de bu süreçlerin zamanla nasıl değiştiğini anlamalarını sağlıyor.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/SAO/R. Montez et al.; Optik: Veri: NASA/ESA/STScI, İşleme: Judy Schmidt (CC BY-NC-SA)

Samanyolu’nda, Güneş Sistemimiz dışındaki 5000 kadar gezegeni doğrulamış durumdayız. Bu ötegezegenler, yıldızlarının ışığındaki küçük periyodik değişimlerin özenli gözlemleriyle; soğurma çizgilerinin gezegenin ufacık çekiminden kaynaklanan ileri ve geri hareketinden, ya da parlaklıktaki gezegen yıldızın önünden geçtiğinde oluşan küçücük azalmadan bulunuyorlar. Bazı ötegezegenlerin Dünya’ya benzedikleri, hatta atmosfere sahip oldukları ve yaşamı destekleyebilecekleri düşünülüyor. NASA’nın yeni fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu, bugüne kadar fırlatılan en büyük uzay teleskobu; yörüngedeki yerine ulaştığında (yaklaşık bir ay sonra, Dünya-Güneş hattı üzerinde Dünya’nın yaklaşık 1,5 milyon kilometre arkası) umut vadeden gezegenlerde yaşamın işaretlerini doğrudan arayacak. Ama Jüpiter gibi dev bir gezegen bile boyut olarak normal bir yıldızın yalnızca onda biri kadardır, bu yüzden gezegenin düşürdüğü gölge, yıldız ışığında sadece küçücük bir noktadır. X-ışın yayınlayan nötron yıldızları veya kara deliklerin çevresinde dönüyor olabilecek gezegenler için bu durum farklıdır; çünkü Jüpiter’in boyutları, bir nötron yıldızı ya da kara deliğin çevresinde X-ışın yayınlayan bölgeden binlerce kat büyüktür. Yukarıda soldaki görsel, galaksi M51’in bir X-ışın (mor) ve optik görüntüsü. Görseldeki beyaz kutu, M51-ULS-1 (“ULS” cisimden gelen olağan dışı miktarda X-ışınlarından dolayı aşırı parlak X-ışın kaynağı anlamına geliyor) adı verilen güçlü bir X-ışın kaynağını çevreliyor. M51-ULS-1, küçük normal bir yoldaş yıldızla ondan madde biriktiren bir nötron yıldızı ya da kara delikten oluşan bir X-ışın çifti. Chandra X-ışın Gözlemevi’yle 20 Eylül 2012’de yapılan bir X-ışın gözleminde, astronomlar bu kaynağın yaklaşık bir saat boyunca aniden kaybolduğunu fark ettiler. Bu tür X-ışın çiftleri, bir dizi nedenden ötürü X-ışın parlaklığında sıra dışı şekilde büyük düşüşler sergiliyor olsa da M51-ULS-1’in düşüşü daha öncekilerin hepsinden farklı görünüyordu. Bilim insanları bu düşüşün, M51-ULS-1’deki X-ışın kaynağının tüm sistemin yörüngesindeki küçük, Satürn boyutlarında bir cisim tarafından örtülmesinden kaynaklandığını öne sürdüler. Eğer doğrulanırsa bu ilk “fazla ötegezegen” (Samanyolu dışındaki ötegezegenler için önerilen bir isim) keşfi olabilir.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optik: NASA/ESA/STScI/Grendler; İllüstrasyon: NASA/CXC/M.Weiss

Evren’in büyük patlamadan bu yana ne kadar çabuk genişlemekte olduğuna dair anlayışımızda garip bir belirsizlik var. Evrenimizin genişleme hızı, mikrodalga arka plan radyasyonu, yani Büyük Patlama’dan geriye kalan hatıra radyasyon dikkatlice incelenerek belirlenebilir. Bir diğer yöntemde ise, uzak galaksilerin gerileme hızlarını bize olan uzaklıklarıyla ilişkilendirmek için, genellikle patlayan beyaz cüce süpernovaları olan “standart kandilleri” kullanılır. Her iki yöntem de iyi anlaşılmış fizik prensiplerine dayanır ve her ikisi de yaklaşık 13 milyar yıllık yaşlar verir. Ama mikrodalga arka plan çalışmalarından ulaşılan yaş, süpernova çalışmalarında bulunandan bir milyar yıl kadar daha fazladır. Belki de bu tekniklerden birinde ya da her ikisindeki tüm ilişkili fiziği tam olarak anlamıyoruz? Bilim insanları şimdi, bu tutarsızlığı çözebilecek tamamen yeni bir yöntem öneriyorlar. “Yankı haritalama” adı verilen bu yöntem, birikim yapan süperdev kara deliklerin X-ışın emisyonundaki değişimleri, kara deliğe doğru spiral çizen dönen madde diskinden yansıyan X-ışınlarındaki değişimlerle karşılaştırıyor. X-ışınları bir sıcak gaz bölgesinde, birikim diskinin üstünde ve altındaki “hale”de üretilir. Bu X-ışınlarından bazıları diske çarpar ve buradan yansır. Haleden gelen X-ışınları değiştiğinde birikim diskinin iç ve dış kısımlarından yansıyan X-ışınları da bir gecikmeyle birlikte değişir. Yukarıdaki görsel bu sürecin bir şeması. Sıcak hale, renkli birikim diskinin üstündeki parlak bir ışık kaynağı olarak gösteriliyor; mavi kara deliğe daha yakın sıcak maddeyi, kırmızı ise diskin dış kısmındaki düşük sıcaklıkta maddeyi temsil ediyor. Halenin X-ışınları diskin iç ve dış bölgelerinden yansıyor.  NuSTAR ve XMM-Newton gibi gözlemevlerini kullanarak, halenin X-ışın değişimlerini inceleyerek ve diskin farklı kısımlarından yansıyan gecikmiş emisyonu ölçerek, araştırmacılar diskin mutlak parlaklığını belirleyebilirler. Bu mutlak parlaklık da daha sonra süperdev kara deliğe kesin bir mesafe ve evrenin genişleme hızını bulmak için bağımsız bir yol belirlemekte kullanılabilir.

Görsel: Filippo Brambilla

Yalnızca altı yıl önce, iki kara deliğin çarpışması ve birleşmesiyle üretilen ilk kütle çekim dalgası sinyalinin LIGO tarafından tespit edilmesiyle evrene tamamen yeni bir pencere açıldı. Bu tarihi duyuru, Einstein’ın maddenin (özellikle de bir kara deliğin olay ufku içinde kalmış maddenin) hızlanmasının uzay ve zamanın dokusunda küçük kıpırdanmalara yol açtığı kestirimini doğruladı ve uzun zamandır inanıldığı gibi, çift sistemlerindeki kara deliklerin gerçekten birlikte spiraller çizip birleştiklerini gösterdi. O zamandan beri, yeni tesislerin aktif hale gelmesi ve var olanların da daha bile hassaslaşmasıyla kütle çekim dalga astronomisi fazlaca ilerledi. 7 Kasım’da LIGO-Virgo-KAGRA Birlikteliği, kara delikler ve/veya nötron yıldızlarının kombinasyonlarını içeren birleşme olaylarının son kataloğunu yayınladı ve gözlenen böylesi olayların toplam sayısı 90 oldu. Yukarıdaki görsel, doksan olay için kütle çekim dalga verilerinin montajı. Her bir görüntü, sağa doğru zamanın artışını ve yukarı doğru uzay zamanın titreşim frekansının artışını gösteriyor. Her görüntüdeki parlak çizgi, iki kara delik (ya da bir kara delikle bir nötron yıldızı) birleştiğinde üretilen sinyal; zaman arttıkça cisimler gittikçe daha da yakınlaşırken uzay zaman sürekli daha hızlı titreşiyor ve (kulaklarınız yeterince hassassa) duyulabilir bir cırlama üretiyor. Birleşme gerçekleştikten sonra sinyal kayboluyor. Yeni katalog, yalnızca dört ayda tespit edilen 35 olaylık bir artışı gösteriyor. Bu birleşmeler, evrende kara deliklerin sayısındaki toplam azalmayı ve aynı zamanda evrenin kara delikler anlamındaki toplam kütlesinin düşüşünü temsil ediyor.

Görsel: LIGO/Virgo/KAGRA/S. Ghonge/K. Jani