Güneş Sistemi’ni barındıran Samanyolu Galaksisi’nin merkezindeki süper dev kara delik Sagittarius A*’ya ait ilk fotoğraf yayınlandı. Submilimetre radyo dalgaların ışığında elde edilen görüntü, galaksimizin merkezinde bir süper dev kara delik olduğunu tamamen doğrulamış oldu.
Keşfi duyuran Arizona Üniversitesi’nden astrofizikçi Ferya Özel, elde edilen görüntüde karanlığı saran parlak halkanın kara deliğin gölgesini ortaya koyan delil olduğunu belirtti.
Sagittarius A* fotoğrafını elde etmek için kullanılan Olay Ufku Teleskobu (EHT), ilk kez eliptik galaksi Messier 87’nin merkezindeki süper dev kara deliğin görüntüsünü elde ettiği 2019’da kullanılmış ve uzay keşfinde bir ilke imza atmıştı. Aynı süreçte Sagittarius A* üzerinde de gözlemler yapılsa da, Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin görüntüsünü oluşturmak gökbilimciler için daha zorlu bir görev olarak belirdi.
Dünya’nın su içeren atmosferi EHT’nin kullandığı submilimetre radyo dalgalarını emebildiği gibi Dünya ile Sagittarius A* arasında yer alan 27,000 ışık yılı mesafe submilimetre dalgaların dağılmasına neden olarak görüntüyü bulanık hale getirebiliyor. Dahası, M87’nin merkezinde yatan süper dev kara delik Sagittarius A*‘ya kıyasla çok daha fazla gaz yuttuğu için daha parlak beliriyor. Özel, elde ettikleri fotoğrafın son haline getirilebilmesi için yıllar süren çalışma gerektiğini not düştü.
Evrende bilinen en yoğun kütleli nesneleri temsil eden kara deliklerin çekim kuvveti o kadar güçlü ki, belli bir mesafeden ışık bile kaçmayı başaramıyor. Bilim insanları geri dönüşün olmadığı bu bölgeyi “olay ufku” olarak adlandırıyor.
Açlıktan kırılıyor
EHT, kara deliğin kenarında kıvrılan gazları radyo dalgaları halinde ışık olarak tespit edebiliyor. Kara delik etrafını saran gaz, materyal ve hatta asteroid ve yıldızlar dahil çekim kuvveti ile parçalayabileceği her türlü nesne ile besleniyor.
Sagittarius A* açısından bakıldığında, Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin “açlıktan kırıldığı” ifade edildi. Harvard Üniversitesi’nden astrofizikçi Michael Johnson, kara deliğe düşen çok az miktarda materyal tespit ettiklerini söyledi. “İnsan boyutunda değerlendirildiğinde, bir milyon yılda bir pirinç tanesi yemeğe eşit.”
Space.com’a açıklama yapan Nobel Ödülü sahibi astrofizikçi Andrea Ghez, Sagittarius A‘ya yönelik materyal akışının neden çok az olduğu ve kara deliğin parlaklığının neden zayıf kaldığını halen tam olarak bilmediklerini ifade etti. 2020 Nobel Fizik Ödülü sahipleri arasında yer alan Ghez, yörüngesindeki yıldızların hareketlerini gözlemleyerek süper dev kara deliğin kütlesini hesaplamıştı. Ghez ve ekibinin hesaplamaları, Sagittarius A‘nın kütlesinin Güneş’in 4.3 milyon katı olduğunu ortaya koydu.
Ghez ve ekibi olay ufku ile kara deliğin kütlelerinin bağlantılı olmasından yola çıkarak hesaplamalarını yaptı. Ghez, bir kara deliğin halkasını görüntülemenin gücünün olay ufkunun boyutunu bilmeye bağlı olduğunu söylüyor.
Elde edilen görüntü, Sagittarius A*’nın olay ufkunun gökyüzündeki boyutunun 51.8 mikroarksaniye olduğunu gösteriyor.
Özel, Samanyolu’nun merkezindeki süper dev kara deliğe ait görüntünün Einstein’ın Genel Görelilik kuramı üzerindeki en büyük testi temsil ettiğini söylerken, fotoğrafın teorik tahminlerle fazlasıyla uyuştuğunu belirtti. Ghez ise yerçekiminin bir süper dev kara deliğin civarında nasıl etki gösterdiğine harika bir laboratuvara saahip olduklarını ifade etti.
Süper bilgisayarların çağı
Sagittarius A* görüntüsünde belirsizlik temsil eden detaylardan biri gaz halkasındaki türbülans. M87 çok daha büyük bir kara delik olduğu için değişimleri tespit etmek birkaç gün alabilirken, Sagittarius A* çok daha küçük olduğundan etrafındaki materyalin hareketi halkanın parlaklığını birkaç dakika içinde değiştirebiliyor.
EHT ekibini temsil eden 80 enstitüdeki 300’den fazla araştırmacı ne gördüklerini anlayabilmek için 5 milyon süper bilgisayar simülasyonu gerçekleştirdi. Böylece, ne gözlemlediklerini açıklayacak en net görüntüyü elde etmeye çalıştılar. Geride kalan birkaç simülasyon, Sagittarius A*’da görülen tüm içerikleri açıklamaya halen yeterli değildi. Simülasyonların genel olarak gözlemlenen değişimlerden daha seri etkileşimler ortaya koyduğu ve halkadaki gazların hareketi ile manyetik alanların içe akışta nasıl etkileşim kurduğunu açıkladığı belirtildi.
Nihayetinde, Sagittarius A*’nın halkası ve gölgesinin boyutu tahminlerle uyuşan doğrulukta kendisini gösterdi. Ggökbilimciler, Samanyolu’nun merkezindeki süper dev kara deliğinin kendini gibi hareketsiz (ve aç) diğer kara delikleri incelemek için bir şablon temsil edeceğini ifade etti.
Space.com’a açıklama yapan astrofizikçi Ryan Hickox, M87’ye kıyasla Sagittarius A‘nın evrende daha sık rastlanan kara delikleri tespit ettiğini ve evrenin herhangi bir köşesinde bir süper dev kara deliğe ait rastgele gözlem yapılsa Sagittarius A‘ya benzerlik göstereceğini söyledi.
Gözlemler “keskinleşecek”
Sagittarius A*’nın görüntüsü çok uzun hatlı interferometre yöntemiyle elde edildi. Söz konusu yöntem gökbilimcilerin dünyanın dört bir yanındaki gözlemevlerini entegre ederek tek ve dev bir teleskop gibi kullanmalarını sağlıyor.
Gözlemlerin yapıldığı süreçte EHT sekiz teleskoptan oluşurken, zaman içinde üç teleskop daha ağa eklendi. Sekiz teleskop içeren gözlem düzenlenmesi, EHT’nin açıklığının 10,700 kilometereye ulaştığı anlamına geliyor.
Gelecekte yapılacak gözlemler süper dev kara deliklerin daha keskin görüntülerini elde etmeye ve halkalarındaki türbülansın belirsizliğini ortadan kaldırmaya odaklanacak. Aynı zamanda kara deliklerin çevrelerini nasıl etkiledikleri daha iyi anlaşılmaya çalışılacak.
EHT’nin ilk gözlemleri için M87 ve Sagittarius A*’yı seçmiş olması, gökyüzünde kapladıkları alan ve Dünya’dan mesafeleri bakımından olay ufuklarının görülebilir olmasına dayanıyor. EHT’nin açıklığının artırılması, yani teleskop ağındaki en uzak iki noktanın arasındaki mesafenin yükseltilmesi gözlem kapasitesini de artırabilir.
Gökbilimciler bu aşamada Dünya ile sınırlı kalmayayı planlıyor. Uzaya eklenecek teleskoplar ile EHT ağı yörünge ötesine genişletilebilir. Bu aşamada James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) rol oynayıp oynamayacağı merak konusu.
Kaynak: Space.com
