Bir Karadelik Yakınlarında Dolanan Maddenin İlk Ayrıntılı Gözlemleri

ESO’nun GRAVITY aygıtı Samanyolu’nun merkezindeki karadeliğin durumunu doğruladı

ESO’nun üstün hassasiyete sahip GRAVITY aygıtı uzun süredir Samanyolu’nun merkezinde gizlendiği öne sürülen süper kütleli bir karadeliğin varlığına dair yeni kanıtları ortaya çıkardı. Yeni gözlemler olay ufku bölgesinin hemen dışında ışık hızının % 30’u civarında hızlarla hareket eden girdap şeklindeki gaz kümelerini gözler önüne serdi — geri dönüşü olmayan noktaya yakın bölgede dolanan maddenin ilk gözlemi ile bir karadeliğe bu yakınlıktaki maddenin en ayrıntılı gözlemleri yapılmış oldu.

ESO’nun Çok Büyük teleskop (VLT) Girişim-ölçeri üzerindeki GRAVITY aygıtı aralarında ESO’nun da bulunduğu Avrupalı enstitülerden oluşan bir konsorsiyumdaki [1] bilim insanlarınca Samanyolu’nun merkezindeki büyük kütleli nesne Sagittarius A* etrafındaki yığışma diskinden yayılan kırmızı ötesi ışımayı gözlemek için kullanıldı. Gözlenen ışıma gökadamızın merkezinde yer alan bir süper-kütleli karadeliğin uzun süredir beklenilen varlığını onaylamış oldu. Işımalar karadeliğin olay ufkuna oldukça yakın bir bölgede dolanan maddeden kaynaklanıyor — bu da ilk kez bir karadeliğe bu kadar yakın bir bölgede dolanan maddenin en ayrıntılı gözlemlerinin yapıldığını gösteriyor.

Yığışma diskindeki maddenin bir kısmı — yüksek hızlarda Sagittarius A* etrafında dolanan gaz kuşağı [2] — karadeliğin etrafında güvenli bir şekilde dolanabilirken, yeterince yaklaşan herhangi bir şey  olay ufkunun ötesine çekilerek yok olmak üzere kaderine terk edilir. Maddenin bir karadeliğe en yakın olabileceği güvenli bölge “iç kararlı bölge” olarak bilinmektedir ve gözlenen ışıma bu bölgeden alınmıştır.   

“Büyük kütleli bir karadeliğin etrafında ışık hızının % 30’una yakın hızlarda dolanan maddeye şahit olmak büyük bir şey,” diyor MPE’den bilimci Oliver Pfuhl hayretle. “GRAVITY’nin muazzam hassasiyeti yığışma işlemini gerçek zamanlı olarak daha önce görülmemiş bir ayrıntıyla gözlememizi sağladı.”

Bu gözlemler ancak uluslararası bir ekip ve son teknoloji ürünü aygıtlar sayesinde mümkün olabilirdi [3]. GRAVITY aygıtı ESO’nun VLT’sini oluşturan dört teleskoptan gelen ışığı birleştirerek 130 metre-çaplı bir sanal süper teleskop oluşturarak Sagittarius A*’nın doğasını incelemeyi mümkün hale getirmiştir.  

Bu yılın başlarında GRAVITY ve VLT üzerindeki başka bir aygıt olan SINFONI aynı ekibin Sagittarius A*’nın aşırı güçlü kütleçekim alanından yakın geçiş yapan S2 adlı yıldızın hassas ölçümünü yapabilmelerini sağlamış ve bu tür bir uç ortamda Einstein’ın genel göreliliği tarafından tahmin edilen etkilerin ilk kez ortaya çıktığını gözler önüne serilmiştir. S2’nin yakın geçişi sırasında güçlü kırmızı-ötesi ışınım da gözlenmiştir.  

“S2’yi yakından takip ediyorduk, ve tabi ki gözümüz her zaman Sagittarius A* üzerindeydi,” diye açıklıyor Pfuhl. “Gözlemlerimiz sırasında karadelik etrafından üç parlak ışıma görecek kadar şanslıydık — şansımız oldukça yaver gitti!”

Karadeliğe yakın yüksek enerjiye sahip elektronlardan yayılan bu salma göze çarpan üç parlak ışıma şeklinde görülürken, dört milyon güneş kütlesine sahip bir karadeliğe yakın görüngede dolanan sıcak noktaların teorik tahminleriyle tam olarak eşleşmektedir [4]. Işımaların Sagittarius A*’ya yakın yörüngede dolanan sıcak gazdaki manyetik etkileşimlerden kaynaklandığı düşünülüyor.

Çalışmayı yürüten Almanya, Max Planck Yer-ötesi Fiziği Enstitüsünden (MPE) Reinhard Genzel şu açıklamayı yapıyor: “Bu her zaman hayal ettiğimiz bir projeydi ancak bu kadar erken bir şekilde gerçekleşeceğini umut edemiyorduk.” Sagittarius A*’nın bir süper-kütleli karadelik olduğuna dair uzun süredir devam eden varsayımlarına karşılık Genzel “sonuçlar büyük kütleli karadelik paradigmasının ses getirecek bir doğrulaması oldu.” diyor.

Notlar

[1] Bu araştırma Max Planck Yer-ötesi Fiziği Enstitüsü (MPE), Paris Gözlemevi, Grenoble Alpleri Üniversitesi, CNRS, Max Planck Gökbilim Enstitüsü, Cologne Üniversitesi, Portekiz Astrofizik ve Kütleçekim Merkezi ile ESO tarafından gerçekleştirilmiştir.

[2] Rölativistik hızlar oldukça yüksek değerlere sahip olup Einstein’ın Görelilik Teorisi’ndeki etkilerin öne çıktığı durumlardır. Sagittarius A* etrafındaki yığışma diskindeki gaz ışık hızının % 30’u kadar hızla gitmektedir.

[3] GRAVITY Max Planck Yer-ötesi Fiziği Enstitüsü (Almanya), Paris Gözlemevi LESIA – PSL/CNRS/ Sorbonne Üniversitesi, Paris Diderot ve Grenoble Alpleri Üniversitesi IPAG, CNRS (Fransa), Max Planck Gökbilim Enstitüsü (Almanya), Cologne Üniversitesi (Almanya), Astrofizik ve Kütleçekimi Merkezi (Portekiz) ve ESO’dan oluşan bir işbirliği ile geliştirilmiştir.

[4] Güneş kütlesi gökbilimde kullanılan bir birimdir. Kendi yıldızımız Güneş’in kütlesine eşit olup değeri 1.989 × 10³⁰kg’dır. Yani Sgr A*’nın kütlesi Dünya’nın 1.3 trilyon katından fazladır.

Arif Solmaz, Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi, Mersin