Büyük galaksinin küçük galaksiyi yuttuğu galaktik yamyamlık, kainatta oldukça sık gerçekleşen bir şey gibi görünüyor. Galaksi dışı uzay aslında kalabalık (nispeten) bir yer ve bu nedenle bazen küçük galaksiler daha büyük komşularının yakınlarına gelir ve kütle çekiminin etkisiyle parçalanır ve daha devasa bir galaksiyi oluşturmak üzere birleşirler. Bu gerçekleştiğinde, küçük galaksiden yıldızlar, gaz ve toz büyük olanın parçaları haline gelir. Küçük galaksideki her bir kara delik de aynı şekilde büyük olanlarla birleşecektir. 2002 yılında, uzayın bir bölgesinde XMM-Newton X-ışını gözlemeviyle yapılan gözlemlerde, uzak bir galaksideki parlak bir X-ışını kaynağı bulundu.  Devamında XMM-Newton ve Chandra X-ışını Gözlemeviyle yapılan gözlemler bu kaynağın X-ışını parlaklığının büyük oranlarda değişiklik gösterdiğini ve zamanla belirsiz bir hale geldiğini gösterdi.  Yukarıda galaksinin bulunduğu bölge ve galaksinin yakın bir görüntüsü optik görsellerle gösterilirken bu kaynağın X-ışını görüntüsü ilavede yer alıyor. En parlak anında bu X-ışını kaynağı o kadar parlak ki muhtemelen (Güneş’in “yalnızca” 100,000 katı kütleye sahip) küçük bir süperdev kara delik. Bu süperdev kara deliğin ev sahibi galaksinin sınırlarındaki alışılmadık konumu, onun önceden muhtemelen büyük galaksi tarafından yutulan küçük galaksinin merkezinde yer aldığına işaret ediyor. X-ışını parlaması ve sönmesi de biraz şaşırtıcı. Astronomlar, X-ışını parlamasının kara deliğin yakındaki bir yıldızı yuttuğuna işaret ettiğini düşünüyor.

Görsel: X-ışını: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al; Optik: NASA/STScI

Pek çok yıldız, belki de çoğunluğu yaşamlarını, iki (bazen daha fazla) yıldızın kütle çekimi vasıtasıyla bir arada durduğu ve ortak ağırlık merkezlerinin etrafında döndüğü çift sistemleri olarak sürdürür. Çift yıldızlar, Güneş dışında diğer yıldızların kütlelerini ve yarıçaplarını belirlememizi sağladıkları için hayati öneme sahipler. Çiftler iki normal yıldızdan oluşabilir ama bazı özel çiftler çevresinde bir beyaz cüce, nötron yıldızı ya da karadelik gibi kompakt cisimler dönen bir normal yıldızdan oluşur. Bu gibi kompakt cisim çift sistemleri fışkırmalar, yüksek enerji parçacığı huzmesi emisyonları, ve ölümcül, yüksek enerji radyasyonu üretimi gibi ekstrem davranışlar sergiler. Bu kompakt cisim çift sistemleri arasında en uç tür, sistemden yayılan radyasyonda aşırı yüksek enerji Gama ışını salınımlarının baskın olduğu Gama ışını çiftleridir. Diğer kompakt cisim çiftleri gibi Gama ışını çiftlerinin de devasa bir normal yıldız ve bunun yörüngesinde dönen bir nötron yıldızı ya da karadelikten meydana geldiği düşünülüyor. Ancak bu sistemlerde, hem dev yıldızın, hem de kompakt cismin kuvvetli rüzgarlara sahip olduğu ve bu rüzgarların yıldızla kompakt cisim arasında çarpıştığına inanılıyor.  Bu iki rüzgar arasındaki şiddetli çarpışma elektronların ışık hızına kadar hızlandırıyor ve hızla hareket eden bu elektronlar da dev yıldızdan gelen ışığın fotonlarıyla çarpışarak onları Gama ışını yayınlayacak enerji seviyelerine çıkarıyor.  Gama ışını çiftleri aşırı derecede nadir görülür. Bütün Samanyolu içerisinde bu şekilde tanımlanmış sadece beş sistem bulunuyor. Yeni Gama ışını çiftleri bulmak için yürütülen detaylı bir araştırmada, yakın zamanda komşu galaksi Büyük Macellan Bulutu’nda gizlenen ilk dış galaksi Gama-ışını çifti keşfedildi.  LMC P3 olarak adlandırılan bu sistem, Fermi Gama ışını Uzay Teleskobu’yla elde edilen tüm gökyüzü gözlemlerinde Gama ışını kaynaklarındaki düzenli değişimleri ararken keşfedildi. Fermi gözlemleri, LMC P3’den her 10,3 günde bir gelen periyodik Gama ışını atımlarını ortaya koydu ve üstelik bu sistemin bugüne kadar tanımlanan Gama ışını çiftleri arasında en yüksek Gama ışını emisyonuna sahip olduğunu gösterdi. Astronomlar bu kaynağın, daha önce Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından tespit edilen bir X-ışını kaynağıyla aynı olduğunu fark ettiler. Akabinde, Chandra ve Swift uzay gözlemevinden gelen X-ışını verilerinin ve yer temelli yeni radyo ve optik gözlemlerin analizi, LMC P3’ün aynı 10,3 günlük periyodla X-ışını ve radyo atımları da yaptığını gösterdi. Yukarıdaki grafik, Fermi tarafından görüldüğü şekilde, LMC P3’ün Gama ışını parlaklığının zamanla değişimini gösteriyor ve parlaklık bu sistemin yörünge periyodu olan her 10,3 günde bir pik yapıyor. Grafiğin üzerindeki ilave görseller 10,3 günlük yörüngedeki belirli noktalarda çifti gösteriyor. LMC P3 aynı zamanda LMC içerisinde, devasa bir yıldızın patlamasıyla oluşan enkazın, bir süpernova kalıntısının içerisinde bulunuyor. Bu enkaz muhtemelen geride kompakt eşlikçiyi bırakan süpernova patlaması tarafından oluşturuldu.

Referans: NASA’s Goddard Space Flight Center; R. Corbet et al., 2016

Evrenin ürettiği en yüksek enerji radyasyonunu gözlemek özgün teknikler, biraz da pratik zeka gerektiriyor. Compton Gama-Işını Gözlemevi, AGILE, INTEGRAL, Swift ve Fermi Gama-Işını Uzay Teleskopu gibi yörüngede bulunan uydu gözlemevleri, yüksek enerji kaynaklarını oluşturdukları gölgelere bakarak ya da radyasyonu maddeye dönüştürerek ve parçacıkların izlediği yolları takip ederek gözlüyor. HESS ve VERITAS gibi diğer gözlemevleri ise derin uzaydan gelen yüksek enerji fotonlarını tespit etmek için aslında Yer’in atmosferini kullanıyor. Yüksek İrtifa Su-Cherenkov Gama-Işını Gözlemevi (HAWC) bu yüksek enerji gözlemevleri içerisinde belki de en sıradışı olanı. Meksika, Puebla yakınlarındaki Sierra Negra volkanının yanında, 4100 metrede kurulu HAWC, her birinin içinde sofistike ışık detektörleri olan dört adet fotokatlandırıcı tüp bulunan 4 metre yüksekliğe ve 7,3 metre çapa sahip 300 adet oluklu çelik tank kullanıyor. Su tanklarına giren yüksek enerji fotonları ve yüklü parçacıklar fotokatlandırıcı tüpler tarafından tespit edilebilen yaklaşık 41 derecelik bir koni içinde, Cherenkov radyasyonu adı verilen özel bir tür mavi ışık üretiyorlar. HAWC gökyüzünde aynı anda 15 derecelik bir bölgeyi kapsıyor ve Yer’in dönüş hareketi de gökyüzünde büyükçe bir bölgenin taranmasına yardımcı oluyor. Görsel, HAWC’ın gökyüzünün üçte ikilik bölümünün, Kasım 2014 ile Kasım 2015 arasındaki 340 günlük sürede tarandığı yüksek enerji Gama-ışını görüntüsünü gösteriyor. Rahat anlaşılabilmesi için yaygın takımyıldızlar ve yıldız kümeleri görselde belirtildi. Dış uzay galaksileri Markarian 421 ve Markarian 501 gibi Samanyolu içerisindeki kaynaklar da ön plana çıkıyor.

Görsel: HAWC Collaboration

Bir yıldan biraz daha uzun bir süre önce New Horizons (Yeni Ufuklar) uzay aracı cüce gezegen Plüton’un ilk yakın çekim görüntülerini sağlamıştı. Bu görüntüler, katı azot buzulları, su buzundan meydana gelen yüzer dağlar, ateş değil buz püskürten 4,000 metrelik bir volkan, üzerinde organik maddelerden oluşmuş garip kırmızı bir nokta bulunduran uydusu ve en önemlisi, donmuş azot, karbonmonoksit ve metan karışımından oluşmuş büyük, kalp şeklinde bir düzlük, Tombaugh Regio ile şaşırtıcı şekilde aktif, donmuş bir dünya ortaya çıkardı. New Horizons şimdi, Güneş Sistemi’ni çevreleyen bir kuyruklu yıldızlar ve cüce gezegenler bulutu olan Kuiper Kuşağı’nda bulunan uzak bir nesneyle 1 Ocak 2019’da gerçekleşecek olan randevusuna doğru hızla ilerliyor. Ama Plüton’un sürprizleri bitmiyor. Chandra X-ışını Gözlemevi’yle yapılan yeni bir gözlemle birlikte, ilk kez bu donmuş dünyadan yayılan kuvvetli X-ışını radyasyonu tespit edildi. Görselde solda, Plüton’un New Horizons’ın yakın geçişi sırasında çekilmiş çok güzel bir fotoğrafı, sağda ise Chandra’nın elde ettiği X-ışını görüntüsü bulunuyor. (Chandra Plüton’dan çok uzakta, Dünya’nın yörüngesinde bulunduğu için Plüton’un X-ışını emisyonunun özelliklerine dair detaylı görüntüler elde edemiyor). Bu kadar soğuk bir nesnenin, genellikle milyonlarca derecelik sıcak gazlarla ilişkilendirilen X-ışınları yayması şaşırtıcı gelebilir. Ama kuyruklu yıldızlar gibi soğuk cisimlerin de X-ışınları üretebildikleri astronomlar tarafından uzun süredir biliniyor. Bu X-ışınları, Güneş rüzgarlarındaki enerji yüklü parçacıklarla kuyruklu yıldız ya da gezegenin atmosferindeki soğuk atomlar arasındaki etkileşimden meydana geliyor. Bu X-ışınları “yük alışverişi” adı verilen bir işlemde oluşuyor. Güneş rüzgarı ve Plüton’un ince atmosferinin çarpışmaları sırasında, elektronlar atmosferik atomlar ve Güneş rüzgarındaki iyonlar arasında değiş tokuş edilebilir ve bu elektronlar daha düşük enerji düzeylerine geçtikçe X-ışını fotonları yayınlanır. Yine de Güneş rüzgarının bu mesafede ne kadar zayıf olduğu düşünüldüğünde Plüton’un X-ışını parlaklığı astronomları şaşırtıyor. Plüton’a dair pek çok gizem hala açığa çıkarılmayı bekliyor.

Görsel: X-ışınımı: NASA/CXC/JHUAPL/R.McNutt et al; Optik: NASA/JHUAPL

Bir kez gerçekleşen bazı olaylar belki de tecrübe edebileceğimiz en ilgi çekici fenomenlerdendir. Yüksek enerji astronomisinde Gama ışını patlamaları bunun klasik örneklerindendir: gökyüzünü birkaç dakika boyunca aydınlatan ve kaybolan çok hızlı Gama ışını radyasyonu parlamaları. Bu patlamaların anlaşılması ancak çok sayıda ayrı patlamanın kataloglanması ve bazı patlamaların BeppoSAX ve Swift gibi düşük enerji X-ışını gözlemevleri tarafından tespit edilmesinden sonra gerçekleşebildi. Bir başka örnek de bazı yer teleskopları tarafından “hızlı radyo patlamaları”nın keşfedilmesidir. Bu patlamalar, görünüşe bakılırsa bazıları uzak galaksiler ile ilişkili olan, saniyenin sadece birkaç binde biri kadar süren parlak radyo ışımalarıdır. Bu kısa ömürlü fenomenlerin tespiti çoğu zaman şansa, doğru zamanda doğru yere bakmaya bağlı. Yine de bu tuhaf olayların bazıları tam da gözümüzün önünde saklanmış olabilir. Yakın zamanda bir grup astronom, INTEGRAL sert X-ışınımı uzay teleskopu tarafından elde edilip arşivlenmiş gözlemler üzerinde dikkatli bir analiz gerçekleştirdiler. INTEGRAL, artık yörüngelerinde nötron yıldızları bulunan bir süperdev yıldızlar sınıfıyla ilişkili olduğu bilinen kısa ömürlü X-ışını parlamalarının varlığının kesinleşmesine yardımcı oldu. Ancak astronomlar INTEGRAL’in gözlem arşivinde bu “Süperdev Hızlı X-ışınımı Geçişleri”nden daha fazla ararken, aşırı parlak ve aşırı hızlı iki yeni X-ışınımı geçişi keşfettiler. Yukarıda bunlardan birisinin görüntüsü bulunuyor. Ortadaki kare kaynağın belirişini gösteriyor. Şu an bu iki yeni geçişin doğası bilinmiyor. Süperdev X-ışınımı geçişlerinin yeni türleri olmaları mümkün. Belki de nispeten yakın ve nispeten normal parıltılı (flare) yıldızlardan yayılan değişik ve kuvvetli yıldız parlamalarını gösteriyorlardır. Uzay gözlemleri arşivinde kaç tane daha tuhaf şey gizlenmiş olabilir?

Referans: Sguera et al., 2016.

Ortak kütle çekimleri tarafından bir arada tutulan galaksi grupları olan galaksi kümeleri üzerine çalışmalar, galaksilerin yıldızları nasıl ürettiği ve Evren’in bizzat kendisinin nasıl büyüdüğü ve evrimleştiğiyle ilgili hayati bilgiler sağlıyor. Kümelerdeki toplam normal madde kütlesi aslında yıldızlar değil, kümenin içindeki galaksilerin birleşik kütle çekimiyle kapana kısılmış dağınık gazların oluşturduğu muazzam süper-sıcak bulutlar tarafından domine edilmiş. Bu devasa, dağınık bulutlar X-ışını yayacak kadar sıcak, böylece Chandra X-ışını Gözlemevi ve XMM-Newton Gözlemevi gibi teleskoplarla elde edilen X-ışını görselleri astronomların, gökyüzünde birbirlerine yakın duran galaksiler grubunun gerçekten de kütle çekim kuvvetiyle bir arada duran bir yapı oluşturup oluşturmadıklarını anlamasına yardımcı oluyor. Astronomlar, Chandra, XMM-Newton ve yer gözlemevlerini kullanarak, Dünya’dan 11 milyar ışık yılı uzakta, şu ana kadar bulunmuş en uzak galaksiler kümesini keşfettiler. Bu görsel kümenin X-ışını (mor ile gösterilen), kızılötesi ve radyo dalga boylarında alınmış görüntülerinin kompozit bir hali. Bu gözlemler aynı zamanda kümenin merkezine yakın galaksilerde yıldız oluşumlarının olağanüstü miktarlarda olduğunu gösteriyor. Bu küme, olgun, tam oluşmuş kümelerle henüz oluşma aşamasındaki daha genç proto-kümeler arasındaki bağlantının kayıp parçası gibi duruyor.

Görsel: NASA/CXC/CEA/T. Wang et al; Kızılötesi: ESO/UltraVISTA; Radyo: ESO/NAOJ/NRAO/ALMA

Galaksilerin, galaksiler arası ortamda bulunan muazzam miktarlarda maddenin yığılmasıyla meydana geldiğini düşünüyoruz. Bu maddeler bir araya geldikçe ve hızlandıkça, bazı bölümleri çarpışacak  ve gazı milyonlarca derecelik sıcaklıklara ısıtacaktır. Biriken toplam madde miktarı, yoğunluğu ve dönüşü, üretilen galaksinin türünü, spiral mi, eliptik mi yoksa düzensiz mi olacağını belirler. Galaksi oluştuktan sonra geriye kalan birikmiş gaz, galaksinin etrafında sıcak ve muazzam bir hale meydana getirir. Bu halelerin galaksiden çok daha büyük ve oldukça seyrek dağılmış olması beklenir. Bu nedenden ötürü doğrudan tespit edilmeleri zordur. Ama dış galaksilerle ilgili bütün gözlemlerimiz, yukarıdaki görselde resmedilen mavi dumanda olduğu gibi, Samanyolu’nu çevreleyen halenin içinden görülmektedir. XMM-Newton X-ışını Gözlemevi’ni kullanan astronomlar, gökyüzüne dağılmış, seçilen parlak dış X-ışını galaksilerinden yayınlanan X–ışınlarının, Samanyolu’nun sıcak halesi tarafından nasıl soğrulduğunu tespit etmeyi başardılar. Haledeki oksijen atomları tarafından üretilen belirli X-ışın soğrulma özelliklerinin dalga boylarını ölçmek yoluyla Samanyolu’nun halesinin Doppler hareketini belirleyen astronomlar, bu sıcak gazın hareketini ortaya çıkardılar. Bu çalışma gösteriyor ki; hale saatte 644,000 kilometrelik ciddi bir hızla dönüyor. Bu dönüş Samanyolu’nun kendi dönüşüyle karşılaştırılabilir bir hıza sahip.

Görsel: NASA/CXC/M.Weiss/Ohio State/A Gupta et al

Jüpiter, Güneş Sistemi’ndeki en büyük gezegendir. Diğer tüm gezegenlerin toplamından daha büyük ve Yer’in neredeyse 318 katı kütleye sahiptir. Artık başka güneş sistemlerinde de Jüpiter büyüklüğünde başka gezegenler bulunduğunu biliyoruz, bu nedenle Jüpiter gibi büyük, ağır gezegenlerin oluşumları oldukça yaygın olabilir ve gezegen sistemlerinin oluşumlarında önemli bir rol oynuyor olabilirler. Çıplak gözle gözlenebilen parlak gezegen Jüpiter’in kendisi ise henüz büyük oranda bir gizem. Jüpiter’in atmosferi girdaplı, şeritli amonyak bulutları ve Dünya’nın iki katından daha büyük müthiş kasırga, ünlü Büyük Kırmızı Leke (Great Red Spot) ile öne çıkıyor. 9.8 saatlik Jüpiter günü, bütün dev gezegenler içerisinde en kısa olanı. Jüpiter’in hızlı dönüşü güçlü bir manyetik alanın oluşmasına yardımcı olur. Bu manyetik alan, Güneş’ten gelen yüklü parçacıkları yakalayarak, Hubble Uzay Teleskobu’nun üstte yer alan uzak morötesi görselinde de görüldüğü gibi, manyetik kutupların etrafında harika bir ışık gösterisi üretir. Bu ışık gösterisi Jüpiter’in aurorası, Dünya’daki Kuzey ışıklarının oradaki versiyonu. Jüpiter’in aurorası, bir dizi Hubble görüntüsüyle detaylandırıldığı şekilde oldukça dinamiktir. NASA’nuın Juno uzay aracı bize Jüpiter’in iç yapısı, atmosferi, rüzgarları ve hava durumu ve manyetik alanıyla ilgili emsalsiz bilgiler sağlayacak. Juno, 5 yıl ve 3.218 milyar kilometrelik yolculuktan sonra, 4 Temmuz 2016’da Jüpiter’e ulaştı. Juno her 14 günde bir gezegenin etrafında bir tur atacak ve radyasyona dayanıklı cihazları gezegenin katı bir çekirdeğe sahip olup olmadığını belirlemeye yardımcı olacak, kuvvetli manyetik alanı haritalayacak, auroraları inceleyecek, atmosferin kompozisyonunu ölçecek ve genel anlamda bu önemli gezegenin kökenini ve evrimini anlamamıza yardım edecek.

Görsel: NASA, ESA, and J. Nichols (University of Leicester)

Bir kara deliğin olay ufkuna çok yakın dolaşan yıldızlar Evrenimiz’den tamamen kaybolacaklar. Ancak yok olmadan X-ışınlarında bir çığlık, şiddetli ölümlerini işaretleyen bir sinyal yayınlarlar. Bu X-ışını fışkırmalarından bir tanesi, 28 Mart 2011’de NASA’nın Swift Gözlemevi tarafından tespit edildi. Bu olayın Swift tarafından tespit edilen muazzam X-ışını taşmaları, uzak bir galaksideki bir yıldızın, önceden bilinmeyen, milyonlarca Güneş kütlesine sahip bir kara delik tarafından yok edilişinin işaretlerini taşıyordu. Peki bir kara delik bir yıldızı tam olarak nasıl parçalıyor? Astronomlar bu süreci daha iyi anlamak için XMM-Newton ve Suzaku X-ışın gözlemevleri tarafından elde edilen X-ışını gözlemleriyle birlikte Swift gözlemlerini titizce tekrar analiz ettiler. Astronomlar, özünde farklı enerjiler ve farklı zamanlarda X-ışını fışkırmalarının yankılarını analiz etmek anlamına gelen ve “yankılama haritalaması” adı verilen bir tekniği kullandılar. Yankılama haritalaması, astronomların birikim sürecinin detaylarını incelemesine olanak sağlar ve astronomlar bu tekniği kullanarak parçalanan yıldızın kalıntılarının boyutlarını ve kara deliğin kütlesini belirleyebildiler. Yukarıdaki görsel, kara deliğin olay ufkuna düşen parçalanmış yıldız tarafından oluşturulan kısa süreli birikim diskinin bir illüstrasyonunu gösteriyor. Bu “gelgitsel bozulma olaylarına” dair benzeri araştırmalar astronomların bir gün, karanlıkta saklanan ve aksi halde gizli olan çok sayıda süperdev kara deliğin kütleleri ve özelliklerini belirlemesini sağlayabilir.

Görsel: NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State University

Kütle çekim dalgalarının (GW) ilk doğrudan tespiti, 14 Eylül 2015 saat 12:51’de Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) tarafından yapıldı. LIGO’nun ikiz gözlemevlerinin aldığı sinyal, Einstein’in iki dev kara deliğin çarpışması ve birleşimi için Genel Görelilik kuramı tarafından ön görülen uzayzamandaki geçici bozulmayla uyum gösteriyordu. Ancak astrofizikçiler bu gibi olayların başka tür bir sinyal üretip üretmediği konusunda o kadar emin değiller. İki kara deliğin birleşmesi, örneğin, herhangi bir tür yüksek enerji elektromanyetik radyasyon üretir mi? Hatta başka herhangi bir tür elektromanyetik radyasyon? Veya bugüne kadar yalnızca elektromanyetik imzalarıyla tespit edilen süpernovalar ya da Gama-ışını (GR) parlamaları gibi diğer astronomik patlamalar tespit edilebilir kütle çekim dalgaları üretirler mi? Bu soruları cevaplamak oldukça zor ve hem elektromanyetik sinyalin hem de kütle çekim dalgası sinyalinin eş zamanlı tespitini gerektiriyor. Fermi Gama-ışın Uzay Teleskobu, astronomların kütle çekim dalgası olaylarından yüksek enerji radyasyonu tespit edeceği belki de en iyi aracı sunuyor. Çünkü Fermi’nin Gama-ışını bakışı neredeyse bütün gökyüzünü eş zamanlı takip ediyor. Bu nedenle Fermi’nin, LIGO tarafından gökyüzünde neredeyse her yerde tespit edilen kütle çekim dalgalarından herhangi biriyle ilişkili bir Gama-ışını parlaması tespit etme şansı oldukça yüksek. İlginç bir şekilde Fermi LIGO’nun GW kaynağından gelen bir GR sinyali tespit etmiş olabilir. LIGO 14 Eylül 2015’te GW olayını tespit ettikten yarım saniyeden daha kısa süre sonra Fermi’nin Gama-ışını Parlaması Gözlemcisi, gökyüzünün aynı bölgesinden gelen kısa süreli ve zayıf bir Gama-ışınları parlaması tespit etti.

Referans: NASA/Bernard J. Kelly (Goddard and Univ. of Maryland Baltimore County), Chris Henze (Ames) and Tim Sandstrom (CSC Government Solutions LLC)

Tip 1a süpernovalar bir beyaz cücenin (Güneş benzeri gezegenler nükleer yakıtlarını tükettikten sonra geriye kalan tükenmiş yıldız çekirdeği) ani termonükleer patlaması sonucu meydana gelirler Beyaz cüceler küçük, yaklaşık olarak Dünya büyüklüğündedirler ama neredeyse Güneş kadar kütleye sahiptirler ve bu nedenle inanılmaz şekilde yoğundurlar. Beyaz cücelerin bileşimi genel olarak neredeyse tamamen karbondan oluşur (bu nedenle gezegen büyüklüğünde elmaslar olarak da düşünülebilirler).  Karbon bu derece uç yoğunluklarda potansiyel olarak patlayıcı olduğu için beyaz cüceler oldukça kararsızdır. Eğer beyaz cüce yeterli kütle kazanabilirse, karbon tutuşabilir ve beyaz cücenin tamamını saniyeler içinde yok eder. Patlayan beyaz cüceler standart miktarda enerji saldığı ve kendilerini kozmik mesafeleri ölçmekte işe yarar hale getirdiği için astronomlar gerçekte bunun iyi bir şey olduğunu düşünüyor. Bu beyaz cüce süpernovalarının gözlemlerini kullanan astronomlar, “Karanlık Enerji” olarak adlandırılan ve Evren’in genişleme hızının artmasına sebep olan, belki de Evren’deki en gizemli olaylardan birini keşfettiler.  Ama beyaz cücenin patlamasına en başta ne sebep oluyor? Bu tartışmalı bir konu. Bir beyaz cüce eşlik eden normal bir yıldızdan madde çekebilir ve beyaz cücenin patlamasına neden olmaya yetecek kadar madde biriktirebilir. Buna rakip başka bir model ise, bu beyaz cüce patlamalarının hepsi değilse bile çoğunun iki beyaz cücenin birleşmesi sonucu oluştuğunu öne sürüyor. Farklı mekanizmalar Tip 1a süpernovası üzerine kurulu uzaklık belirlemelerimizi etkilediğinden, bu iki mekanizmadan hangisinin baskın olduğuna karar vermek önemli. Astronomlar, süpernovanın ürettiği patlama dalgası kalıntısını incelemenin, süpernova patlamasını en başta hangi mekanizmanın yarattığını anlamaya yardımcı olacağını gösterdiler.  Görsel, yakın zamanda Samanyolu’nda meydana gelmiş olan Tip 1a süpernovasının Chandra X-ışın Gözlemevi tarafından elde edilmiş bir X-ışını görüntüsü. X-ışını verileriyle “Çok Büyük Sıra” (Very Large Array)ile elde edilen radyo verilerini karşılaştıran astronomlar, bu patlamanın çok büyük olasılıkla iki beyaz cücenin birleşmesi sonucu meydana geldiğini gösterdiler.

Görsel: NASA/CXC/CfA/S.Chakraborti et al.

Devasa galaksi kümeleri, Evren’in büyük ölçekli yapısının temel yapıtaşları, Evren’in “atomları”dır. Galaksi kümeleri, birbirlerine karanlık maddenin kütle çekim tutkalıyla bağlı, yüzlerce ya da binlerce galaksiden oluşan gruplardır. Galaksi kümeleri, yakındaki galaksileri ve komşu kümeleri yutarak büyür ve değişirler. Galaksi kümelerinin nasıl evrimleştikleri ve değiştiklerinin anlaşılması, bir bütün olarak Evren’in evriminin anlaşılması açısından esastır. Astronomlar, galaksi kümelerinin nasıl etkileştiklerini anlamaya yardımcı olması için, dünyanın en güçlü teleskoplarını kullanarak bazı anahtar galaksi kümelerini uzun süreli gözlemeye dayalı bir program önerdiler. “Sınır Alanları” (Frontier Fields) olarak adlandırılan bu proje, elektromanyetik spektrumun büyük bir bölümü boyunca gözlenen galaksi kümelerindeki etkileşimler ve meydana gelen fiziksel süreçlere dair bir bakış sağlıyor. Bu gözlemlerin ana hedeflerinden birisi, gözlemlenen galaksi kümelerinin güçlü kütle çekimlerini, kütle çekimsel bir “büyüteç” gibi kullanarak kümenin arkasındaki çok daha uzak diğer galaksileri tespit etmek. NASA’nın Chandra X-ışın Gözlemevi’nin X-ışın verilerini (mavi), Hubble Uzay Teleskobu’nun optik verilerini (kırmızı, yeşil ve mavi) ve NSF’nin Jansky Çok Büyük Sıra’sının radyo gözlemlerini  (pembe renkli dağınık emisyon) birleştiren yukarıdaki görsel, bu kümelerden birini, astronomlar arasındaki adıyla MACS J0717’yi gösteriyor.  X-ışını verileri kümenin kütle çekimsel kuyusu içerisinde hapsolmuş çok sıcak, yayılmış gazın etkileşimlerini ortaya koyarken Hubble’ın optik verileri astronomların, ışıkları kümenin etrafındaki eğrilmiş uzay zaman tarafından bükülmüş, bozulmuş ve büyütülmüş arka plan galaksilerini tespit etmesini sağlıyor.  Optik ve radyo veriler astronomların, kozmik mesafenin ve dolayısıyla kozmik zamanın bir fonksiyonu olarak yıldız oluşum hızı ve süperdev kara delik aktivitesi gibi önemli özellikleri belirlemek için merceklenmiş uzak arka plan galaksilerini incelemesini sağlıyor.
Görsel: X-ışın: NASA/CXC/SAO/van Weeren et al.; Optik: NASA/STScI; Radyo: NSF/NRAO/VLA

Sıcak dev yıldızların yaydığı radyasyon kuvvetli yıldız rüzgarlarıyla maddeyi dışarı doğru sürebilir. Bu kuvvetli dışa akışlar yıldızın spektrumunun (ışığın yoğunluğunun dalga boyuna karşı dağılımı) detaylı analiziyle tespit edilir. Yıldızın yüzeyinden taşan radyasyonu soğuran atomlar, spektrumda kimyasal bir parmak izi bırakırlar, çünkü her bir element ışığı belirli bir dalga boyları dizisinde soğurur. Soğurulan dalga boyu atomun yalnızca türüne değil, hızına da bağlıdır. Doppler kayması nedeniyle, dışarı akan atomlar, durmakta olan atomlara göre daha kısa dalga boylarındaki radyasyonu soğururlar; bu nedenle astronomlar soğurmayı gerçekleştiren atomu saptayarak ve atom tarafından soğurulan en radyasyonun en kısa dalga boyunu belirleyerek hem rüzgarın kompozisyonunu, hem de rüzgar maddesinin yıldızdan dışarıya hangi hızla aktığını belirleyebilirler. Astronomlar yakın zamanda aynı tekniği, bir galaksinin merkezi süperdev kara deliğine yakın üretilen dışa akan rüzgarların hızlarını ve güçlerini belirlemek için galaksi merkezleri üzerinde kullandılar. Aktif, merkezi süperdev kara delikler, ev sahibi galaksilerinden madde yuttukça birikim disklerinde parlak yüksek enerji radyasyonu üretirler. Dışarı akan radyasyon kara deliğin yakınındaki sıcak atomlar tarafından soğurulabilir ve galaksiden dışarı doğru sıcak bir dev yıldızın etrafındaki yıldız rüzgarına benzer, ama ışık hızının %10’una yaklaşan hızlara sahip çok daha kuvvetli bir rüzgar üretir. Yukarıdaki görsel,bu “süper rüzgarlardan” Samanyolu’na benzer bir spiral galaksiden yayılan bir tanesinin sanatçı illüstrasyonunu gösteriyor. XMM-Newton X-ışın Gözlemevi tarafından tespit edilen bu güçlü rüzgar, ilk kez “neredeyse normal” bir galakside böylesi bir süper rüzgarın tespitiydi ve normal galaksilerde bile, yıldız oluşum sürecinin değişiminde önemli rol oynayan süper rüzgarların var olabileceğini düşündürüyor.

Görsel: ESA

Neredeyse bütün galaksilerin merkezi bir süperdev karadeliğe ev sahipliği yaptığını biliyoruz. Bu canavarların nasıl oluştuğunu, ya da zamanla nasıl evrimleştiklerini ise kimse gerçekten bilmiyor. Süperdev karadelikler, ev sahibi galaksilerinden aktif olarak inanılmaz miktarlarda madde yutabilirler. Bu madde birikmesi çok yoğun yüksek enerji radyasyonu meydana getirir ve karadelikten yüzbinlerce ışık yılı uzağa fırlatılan, kuvvetli yüklü parçacık jetleri üretebilir. Bu jetler genellikle radyo dalgaboylarında kuvvetli emisyonlar, bazen de yüksek enerji X-ışını emisyonu üretir. Abell 585 olarak adlandırılan uzak bir galaksi kümesinin Chandra X-ışını Gözlemevi’yle elde edilmiş yeni bir X-ışın görseli beklenmeyen ve önemli bir keşfe yol açtı. Yukarıda, maviyle gösterilmiş (ve kümenin bir optik görselinde birleştirilmiş) Chandra gözlemi, kümedeki galaksilerin birinde yer alan bir karadelikten gönderilen bir X-ışını jetini gösteriyor. Astronomlar, X-ışını emisyonunun gerçekte, Büyük Patlama’dan kalan ve galaktik jetin içerisinde bulunan yüksek enerjili ve yüksek hızlı parçacıklarla çarpıştıktan sonra X-ışını bandına yükselen düşük enerji radyasyonu olduğunu düşünüyor.  Bu şaşırtıcı keşif, uzak Evren’de tespit edilen az sayıdaki X-ışını yayınlayan galaktik jetlerden birisi.  Bu gözlem Evren’deki süperdev karadelik oluşumu tarihine dair önemli bir ipucu sağlıyor ve Büyük Patlama’dan hemen birkaç milyon yıl sonra bile, aktif olarak beslenen merkezi bir süperdev karadeliğin var olduğuna işaret ediyor.

Görsel: X-ışını: NASA/CXC/ISAS/A.Simionescu et al, Optik: DSS

Güneş’in milyonlarca, hatta milyarlarca katı kütlelere sahip olan süperdev kara delikler neredeyse her galaksinin merkezinde görülür. Büyük bir gizem bunun neden olduğu. Astrofizikçiler Güneş’in birkaç katı kütleye sahip kara deliklerin nasıl oluştuğunu iyi biliyorlar: Dev bir yıldızın çekirdeğinin çökmesi ve yıldızın bir süpernova olarak patlaması. Ancak bu süperdev canavarların kökeni şu an için bir tartışma konusu. Erken Evren’de az çok şimdi oldukları gibi mi oluştular? Yoksa kozmik zamanın uzun periyodları boyunca daha düşük kütleli kara deliklerin birleşmesiyle mi meydana geldiler? Astronomlar yakın zamanda “ikili aktif galaktik çekirdekler” olarak adlandırılan bir grup ilgi çekici etkileşen galaksi tanımladılar. Bu ikili AGN’ler galaksilerin birleşmesiyle oluşuyorlar ve birbirlerine (nispeten) yakın ikili süperdev kara delikle ayırt ediliyorlar. Yukarıdaki görsel bu ikili AGN sistemlerinden özellikle ilginç bir örneğin, SDSS J1126+2944 olarak adlandırılan bir galaksi birleşmesinin Hubble Uzay Teleskobu optik ve Chandra X-ışın Gözlemevi X-ışın fotoğraflarının birleşimi. Kara deliklerin Chandra tarafından görülen X-ışın emisyonu kara deliklerin ne kadar madde yuttuğuyla ilişkili ve bunun için de kara deliklerin kütlelerine bağlı. Bu ikili AGN sistemlerinin incelenmesi galaksi birleşmeleriyle süperdev kara deliklerin büyümesi arasındaki ilişkiyi anlamamız açısından önemli. Bu ikililiğin, iki kara delik bir araya gelmeden ve nihayetinde bütünleşmeden (uzayzamanın temellerini sarsacak bir olay) önce nispeten kısa bir zaman sürdüğü düşünülüyor. SDSS J1126+2944 astronomların özellikle ilgisini çekiyor çünkü bu sistemdeki iki kara delik şu ana kadar keşfedilen ikili AGN’ler içerisinde aralarındaki kütle farklı en fazla olanlar gibi duruyor. Bu ise süperdev kara deliklerin daha düşük kütleli partnerlerini yutarak büyüdüklerini gösterebilir.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/Univ of Colorado/J.Comerford et al; Optik: NASA/STScI