Samanyolu’nun merkezindeki kara delik ilk kez görüntülendi

EHT ile elde edilen görüntüler birleştirilerek Sagittarius A* (kısaca Sgr A*) olarak adlandırılan gök adamızın merkezindeki süper kütleli kara deliğin birleştirilmiş görüntüsü (üst).
Bu görüntü farklı hesaplama yöntemleri kullanılarak ve EHT verilerine uyan binlerce görüntünün ortalaması alınarak oluşturulmuştur.
Görüntüler ayrıca benzer özelliklere bağlı olarak dört gruba ayrılabilir. Alt satırda dört kümenin her biri için temsili bir görüntü gösterilmektedir. Ancak halka çevresinde farklı şekilde dağılmış parlak alanlar göze çarpmaktadır. Dördüncü küme, verilere uyan ancak halkası görünmeyen görüntüleri içermektedir.
Çubuk grafikler, her kümeye ait göreli görüntü sayısını gösterir. İlk üç kümenin her birine binlerce görüntü düşerken, dördüncü ve en küçük küme yalnızca yüzlerce görüntü içermektedir. Çubukların yükseklikleri, her kümenin üstteki ortalama görüntüye göreli “ağırlıklarını” veya katkılarını gösterir. (Telif: EHT Collaboration)

12 Mayıs’ta aralarında Avrupa Güney Gözlemevi’nin (ESO) Almanya’daki genel merkezi de dahil olmak üzere dünya genelindeki eş zamanlı basın konferanslarında gökbilimciler gökadamız Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin ilk görüntülerini paylaştı. Elde edilen sonuçlar nesnenin gerçekten bir kara delik olduğunu doğrularken, çoğu gökadanın merkezinde bulunduğu düşünülen bu tür devlerin doğaları hakkında önemli ipuçları sağladı. Görüntü, dünya genelindeki radyo teleskoplardan alınan gözlemleri kullanan ve Olay Ufku Teleskobu (EHT) iş birliği adı verilen küresel bir araştırma ekibi tarafından oluşturuldu.

Gökadamızın tam merkezinde bulunan büyük kütleli nesnenin görüntüsü uzun süredir merak ediliyor. Bilim insanları Samanyolu’nun merkezinde çok büyük kütleli, görünmeyen ve yoğun bir nesnenin etrafında dolanan yıldızları daha önce tespit etmişti. Sonuçlar bu nesnenin — Yay A* (Sgr A*) olarak bilinir — bir kara delik olduğunu gösterirken, bugün yayımlanan görüntüler de onun doğrudan ilk kanıtlarıdır.

Kara deliğin kendisini tümüyle karanlık olduğu için göremesek de etrafında parıldayan gaz maddesi durumu açığa çıkaran sinyalleri sağlıyor: halka benzeri bir yapı ile çevrelenmiş merkezi bir karanlık bölge (gölge adı veriliyor). Yeni görüntüler Güneş’imizden dört milyon kez daha büyük kütleye sahip kara deliğin güçlü çekim etkisiyle bükülen ışığı yakalıyor.

Halkanın boyutlarının Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tahminleri ile uyum içinde olduğunu gördük,” diyor EHT Proje Bilimcisi, Taipei, Sinica Akademisi, Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nden Geoffrey Bower. “Bu eşsiz gözlemler gökadamızın tam ortasında neler olduğunu anlamamıza yardımcı olarak bu dev kara deliklerin çevresi ile etkileşimleri hakkında yeni bakış açıları edinmemizi sağlıyor.” EHT ekibinin bulguları bugün The Astrophysical Journal Letters adlı derginin özel sayısında yayımlandı.

Bu görüntü, Şili’deki ALMA teleskop dizisi, Samanyolu görseline son elde edilen Sgr A* fotoğrafı eklenmiştir. (ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org), EHT Collaboration)

Kara delik Dünya’dan yaklaşık 27 000 ışık yılı uzaklıkta bulunduğu için, gökyüzündeki boyutları bize Ay üzerinde bulunan bir çörekle aynı görünmektedir. Onu görüntülemek için ekip dünya genelindeki sekiz radyo gözlemevini birbirine bağlayarak “Dünya-boyutlarında” tek bir sanal teleskop olan güçlü EHT’yi oluşturdu [1]. EHT ile Sgr A* 2017 yılındaki farklı günlerde defalarca gözlendi.  

Diğer tesislere ek olarak EHT radyo gözlemevleri ağında, Şili’deki Atacama Çölü’nde bulunan ve Avrupa’daki üye ülkeleri adına ESO tarafından ortak işletim ve kullanıma açık Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ile Atacama Öncü Deney Teleskobu (APEX) da bulunmaktadır. Avrupa EHT gözlemlerine diğer radyo gözlemevleri — İspanya’daki IRAM 30-metre teleskobu, 2018 yılından bu yana Fransa’daki Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizgesi (NOEMA) — ve EHT verilerini birleştirmek için kullanılan, Almanya’daki Max Planck Radyo Gökbilimi Enstitüsü’nde bulunan süper bilgisayar ile destek vermektedir. Dahası, Avrupa EHT iş birliği projesine Avrupa Araştırma Konseyi desteği ve Almanya’daki Max Planck Derneği ile finansal destek sağlamaktadır.

ESO’nun özellikle Sgr A* gibi kara deliklerin gizemlerini ortaya çıkarmada uzun yıllardır oynadığı rol oldukça heyecan verici,” diye yorumluyor ESO Genel Müdürü Xavier Barcons. “ESO EHT gözlemlerine sadece ALMA ve APEX tesisleriyle katkı sunmadı, aynı zamanda Şili’deki diğer gözlemevleri de Gökada merkezinin önceki önemli gözlemlerinde önemli rol oynadı.” [2]

EHT başarısı iş birliğinin 2019 yılında, daha uzak Messier 87 gökadasının merkezinde bulunan, M87* adlı kara deliğin ilk görüntüsünü paylaşmasının ardından geldi.

Kendi gökadamızdaki kara delik M87*’den bin kez daha küçük ve daha hafif olsa da iki kara delik önemli biçimde benzer görünüyor [3]. “Elimizde tamamen farklı iki gökada türü ve iki çok farklı kara delik kütlesi olsa da bu kara deliklerin sınırlarına geldiğimizde şaşırtıcı oranda benzer görünüyorlar,” diyor Hollanda, Amsterdam Üniversitesi’nden teorik astrofizik profesörü ve EHT Bilim Konseyi Eş-Başkanı Sera Markoff. “Bu bize Genel Göreliliğin bu nesneleri sıkıca kontrol ettiğini söylüyor ve daha uzakta göreceğimiz herhangi bir farklılık kara delikleri çevreleyen madde kaynaklı olmalı.

Daha önce çekilen M87’nin merkezindeki kara delik görüntüsü ile Sgr A* görüntüsünün karşılaştırılması. Bu görsellerde kara deliklerin büyüklüklerinin kıyaslanabilmesi için Güneş Sistemindeki cisimlerin yörüngeleri yerleştirilmiştir. (EHT collaboration (acknowledgment: Lia Medeiros, xkcd))

Sgr A* bize çok daha yakında olsa da süreç M87*’ye göre oldukça zorlayıcıydı. ABD, Arizona Üniversitesi, Astronomi Bölümü ve Veri Bilimi Enstitüsü üyesi, EHT bilimcisi Chi-kwan (‘CK’) Chan şöyle açıklıyor: “Sgr A* ve M87* kara deliklerinin etrafındaki gaz aynı hızlarda hareket ediyor  ışık hızına yakın hızda. Ancak daha büyük M87*’de gazın bir turu günler ile haftalar alırken, çok daha küçük olan Sgr A*’da yalnızca dakikalar sürüyor. Bunun anlamı Sgr A* etrafındaki gazın parlaklığı ve düzeni EHT iş birliği gözlem yaptığı sırada hızlıca değişiyor demek — küçük bir köpeğin fotoğrafını çekmeye çalışırken sürekli kuyruğunu sallayarak hareket etmesine benzer şekilde.

Sgr A* etrafındaki gazın hareketini anlamak için araştırmacılar özelleştirilmiş yeni araçlar geliştirmek zorunda kaldı. M87* daha kolay ve daha sabit olduğundan, alınan tüm görüntüler aynı görünüyordu, ancak Sgr A*’da durum öyle değil. Sgr A* kara deliğinin görüntüsü ekibin topladığı farklı görüntülerin bir ortalaması olup, ilk kez gökadamızın merkezinde gizlenen dev ortaya çıkarılmış oldu.

Çalışma EHT iş birliğini meydana getiren dünya genelindeki 80 merkezden 300’ün üzerindeki araştırmacının gayreti ile mümkün olmuştur. Sgr A*’yı görüntüleme zorluğunun üstesinden gelmek için karmaşık araçlar geliştirmenin yanı sıra, ekip alınan verilerin birleştirilmesi ve analizi için süper bilgisayarları beş yıl boyunca yoğun bir şekilde kullanmak durumunda kaldı ve bu sırada bilgisayar üretimi benzersiz bir kara delik kütüphanesini gözlemlerle karşılaştırdı.

Bilim insanları sonunda farklı boyutlardaki iki kara deliğin görüntüsüne sahip oldukları için oldukça heyecanlılar, bu sayede kıyas ve karşılaştırma imkânı bulmuş oldular. Bunun yanı sıra süper kütleli kara deliklerin etrafındaki gazın nasıl davrandığına dair teori ve modelleri test etmek için yeni verileri kullanmaya başladılar. Bu süreç henüz tümüyle anlaşılır olmasa da gökadaların oluşumu ve evrimini şekillendirmede anahtar rol oynadığı düşünülüyor.

Şimdi bu önemli sürecin nasıl çalıştığına dair değerli yeni ipuçlarını elde etmek için iki süper kütleli kara delik arasındaki farklılıklar üzerinde çalışabiliriz,” diyor Taipei, Sinica Akademisi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nden EHT bilimcisi Keiichi Asada. “İki kara deliğe dair görüntülerimiz var — biri Evrendeki süper kütleli kara deliklerin küçük diğeri ise büyük örneği — bu sayede kütle çekiminin bu uç ortamlarda nasıl davrandığını test etmek için hiç olmadığı kadar imkânımız var.

EHT’nin ilerleyişi devam ediyor: Mart 2022’deki büyük gözlem kampanyasına daha fazla teleskop dahil ediliyor. EHT ağının devam eden genişlemesi ve önemli teknolojik gelişmeler sayesinde yakın gelecekte bilim insanları kara deliklere dair daha etkileyici görüntü ve videolar paylaşabilecek.

Notlar

[1] Gözlemler başladığında Nisan 2017’de EHT’ye dahil olan teleskoplar: Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA), APEX, IRAM 30-metrelik Teleskop, JCMT, LMT, SMA, SMT, SPT. O zamandan bugüne, EHT’ye GLT, NOEMA ve Arizona Üniversitesi 12-metrelik teleskobu da dahil olmuştur.

GLT Greenland Teleskobu ASIAA ve Smithsonian Astrofizik Gözlemevi (SAO) tarafından işletilmektedir. GLT ALMA-Tayvan projesinin bir parçası olup, kısmen Sinica Akademisi ve MOST tarafından desteklenmektedir. NOEMA IRAM tarafından, UARizona 12-metrelik teleskop ise Arizona Üniversitesi tarafından işletilmektedir.  

[2] Bu yeni görüntünün yorumlanması için gereken güçlü temel Sgr A* için daha önce yapılan çalışmalarla sağlanmıştır. Gökbilimciler 1970’lerden beri Samanyolu’nun merkezinde Yay takımyıldızı doğrultusunda bulunan parlak ve yoğun radyo kaynağını biliyordu. Gökada merkezine yakın çoğu yıldızın yörüngeleri Reinhard Genzel (MPI Yer Ötesi Fiziği, Almanya) ve Andrea M. Ghez (UCLA Fizik ve Astronomi Bölümü) liderliğindeki bir ekip tarafından 30 yıldan uzun süredir ölçülerek, bu kütle ve yoğunluktaki bir nesne için en olası açıklamanın süper kütleli bir kara delik olduğu sonucuna vardılar.  ESO tesisleri (Çok Büyük Teleskop ve VLT Girişimölçeri) ve Keck Gözlemevi bu çalışmada kullanılmış olup, 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü paylaşmışlardır.  

[3]Kütlenin boyutla ölçeklendiğini bildiğimiz nesneler sadece kara deliklerdir. Biri diğerinden bin kat daha küçük bir gökada aynı zamanda bin kat daha küçük kütlelidir. 

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

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Düşünceniz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.