Süperdev kara delikler (tamamı değilse bile) çoğu galaksinin kalbinde yer alırlar. Kimi zaman bu kara delikler açgözlü bir şekilde kendi komşuluklarındaki her şeyi yutarlar ve muazzam radyasyon huzmeleri üretirler. Başka vakalarda ise (Samanyolunun merkezi kara deliği gibi) sakince dururlar ve hiçbir şeyden kuşkulanmayan bir parça maddenin (yıldızlararası bir bulut, bir yıldız ya da bir gezegen sistemi) pençelerine düşmesini beklerler. Bir süperdev kara delik, Evren’in karanlık sokaklarında bir yerde bir diğeriyle karşılaştığında neler olabileceğini düşünün. Kısmen Hubble Uzay Teleskobu’ndan yüksek çözünürlüklü bir optik görselle birlikte (Chandra Gözlemevi’nden) kompozit bir X-ışın görseli olan yukarıdaki görüntüye benzer bir şekilde görünürdü. NGC 6240 birbirleri içine düşen iki galaksinin birleşmesiyle oluşan bozulmuş bir galaksi. Chandra X-ışın görüntüsü (mavi-beyaz ve turuncu) iki nokta X-ışın kaynağını gösteriyor. Bu kaynaklar iki süperdev kara deliğin tam yerini gösteriyor. NGC 6240’ın parçalarını oluşturan galaksiler birleşirken bunların merkezi kara delikleri de, zamanla birlikte spiraller çizecek ve sonunda tek bir kara delik oluşturacak şekilde birleşiyorlar. Bu gerçekleştiğinde bu birleşme uzay zamanın kumaşında muazzam dalgalar, Einsten tarafından öngörülen “kütle çekimsel radyasyonu” üretecek. Böylesi kara delik birleşmeleri hangi sıklıkla meydana geliyor?

Görsel: X-ışın (NASA/CXC/MIT/C.Canizares, M.Nowak); Optik (NASA/STScI)

Galaksilerde milyarlarca yıldız oluşur. Bunların pek azı nükleer yakıtını tükettikten ve süpernova olarak patladıktan sonra nötron yıldızlarına veya kara deliklere dönüşür. Peki nötron yıldızlarının oluşumu ve bunların öncüllerinin doğumu arasındaki gerçek ilişki ne? Seçilen galaksilerin, X-ışın emisyonlarından ölü yıldızların popülasyonunu ölçmek için Chandra X-ışın Gözlemevi kullanılarak yapılan yeni bir taraması, buna ilave olarak yeni oluşan yıldızların popülasyonunu araştırmak için Hubble Uzay Teleskobu’yla yapılan detaylı gözlemler, yıldızların doğumları ve ölümleri arasındaki bağlantıyı gösteriyor. Yukarıdaki görsel, Medusa galaksisinin kompozit X-ışın ve optik görüntüsü, turuncu renkli optik emisyonun yanı sıra nötron yıldızları ve kara delikler tarafından üretilen sıcak plazmayı mavi renkte gösteriyor. Bu çalışma hem parlak X-ışın kaynaklarının sayısını, hem de bunların ortalama parlaklıklarının göründüğü kadarıyla yıldızların oluşum hızıyla bağlantılı olduğunu ve yıldızları oluşturan her milyon ton gazdan yalnızca bir tonunun yıldız kütleli bir kara deliğe ya da nötron yıldızına çekildiğini gösteriyor.

Görsel: X-ışın: NASA/CXC/Univ of Iowa/P.Kaaret et al.; Optik: NASA/ESA/STScI/Univ of Iowa/P.Kaaret et al.

Yakınlardaki M33 galaksisindeki yıldız kümesi NGC 604’ün bu güzel görüntüsü, Hubble Uzay Teleskobu’nun (HST) yüksek çözünürlüklü bir görüntüsü ile Chandra X-ışın Gözlemevi’nin bir X-ışın görüntüsünün birleşimi. Bu görüntü, yıldızlarla çevrelerinin etkileşimini gösteren en iyilerinden bir tanesi. Hubble görüntüsü dev yıldızların birlikte nasıl oluştuklarını ve birleşik rüzgarlarının (ve belki de en büyük üyelerinin patlayarak ölümleri?), (mavi Chandra görüntüsünün gösterdiği gibi) sıcak şoklanmış gazla dolu dev kabarcıklar oluşturduklarını gösteriyor. Chandra X-ışın görüntüsü sıcak gazın büyük bölümünün, kümenin sağ tarafındaki yıldız rüzgarlarının birleşimiyle üretildiğini düşündürüyor. Ama kümenin sol tarafında parlak X-ışın emisyonu yıldızlarla ilişkili gibi durmuyor ve bu yüzden süpernovalar sıcak X-ışın yayınlayan gazların üretiminde muhtemelen daha önemli bir rol oynadılar. HST ve Chadra verileri, dev bir gaz duvarının soldaki nispeten sakin bir bölgeyi sağdaki aktif yıldız oluşumundan koruduğuna işaret ediyor.

Görsel: NASA/CXC/CfA/R. Tuellmann et al.; Optik: NASA/AURA/ STScI

Basit deneyler en iyileridir, özellikle de kozmik bir ölçekte gerçekleştirildiklerinde. Birkaç yıl önce astronomlar cevabını bulmak imkansız gibi görünen bir soru sordular: Karanlık madde, günümüzdeki Evren’in yaklaşık dörtte birini oluşturan gizemli şey, kütle çekim dışında bir yolla etkileşim kuruyor mu? Örneğin bir kova “normal” maddeyi ve karanlık maddeyi atmış olsanız hangisi daha uzağa giderdi? Neyse ki bu soruyu yanıtlamak için gerekli olan araçlara ve sınama ortamına sahiplerdi. Araçlar Hubble Uzay Teleskobu ve Chandra X-ışın Gözlemevi, ortam ise birbirlerinin içinden hızla geçen galaksilerin bir kümesinden oluşan bir kozmik karmaşa, Kurşun Kümesi’ydi. Astronomlar kütle çekimle ve basınç kuvvetleriyle yavaşlayan ve ürettiği X-ışınlarıyla görülebilen “normal” maddenin dağılımını ölçmek için Chandra’yı kullandılar. Astronomlar Hubble’ı kullanarak ise ışık bükülmesinin (Einsten’ın “kütle çekimsel merceklenmesi”) miktarından kütle çekim yapan maddenin dağılımını ölçmeyi başardılar ve normal ile karanlık maddenin dağılımının kesinlikle farklı olduğunu buldular: karanlık madde normal olan kadar yavaşlamıyordu. Yukarıdaki görsel bu deneyin, MACS J0025.4-1222 adı verilen çarpışan kümeyi kullanan farklı bir örneğini gösteriyor. Görüntüde pembe normal madde tarafından üretilen X-ışın emisyonunu, mavi ise karanlık maddenin, Hubble tarafından ölçülen kütle çekimsel merceklenme gözlemleriyle belirlenen dağılımını gösteriyor. Bir kez daha, karanlık madde dağılımı normal maddenin konumunun dışında yer alıyor ve yalnızca kütle çekim yoluyla etkileştiğine dair daha fazla kanıt sunuyor.

Görsel & Referans: X-ışın (NASA/CXC/Stanford/S.Allen); Optik/Merceklenme (NASA/STScI/UC Santa Barbara/M.Bradac)

Aktif galaksi çekirdekleri dev parçacık ışın silahlarına benzerler. Merkezi kara delikleri olağanüstü hızlarda madde yutar ve henüz tam olarak anlaşılamamış bazı yollarla, milyonlarca ışık yılı boyunca uzanabilen dar yüksek enerji parçacığı ve radyasyon huzmeleri üretirler. Peki bu huzmenin yoluna bir şey çıkarsa ne olur? Özellikle tehlikeli ve (şimdilik) eşsiz bir örneği, yukarıda X-ışın (mor, Chandra’dan), optik ve UV (kırmızı ve turuncu, Hubble Uzay Teleskobu’ndan) ve radyo (mavi, MERLIN’den) görüntülerinin bir kompozitinde gösterilen aktif galaksi 3C321. 3C321’in merkezi jeti komşu galaksinin kenarına çarpıyor ve buradan saptırılıyor. Astronomlar komşunun bundan nasıl etkilendiğinden emin değiller ama huzme, muhtemelen ölüm ışınının yolundaki nebulalara, yıldızlara ve (eğer varsa) gezegenlere büyük zararlar verecek kadar güçlü.

Görsel: NASA/CXC/CfA/D.Evans et al.; Optik/UV: NASA/STScI; Radyo: NSF/VLA/CfA/D.Evans et al., STFC/JBO/MERLIN