2019 yılının Nisan ayında, Event Horizon Telescope işbirliği tarihi, şimdiye kadar çekilen bir kara deliğin ilk görüntüsünü yayınladığında tarih yazdı. Bu başarı yapımda onlarca yıl oldu ve uluslararası bir medya sirkini tetikledi. Resim, interferometri olarak bilinen ve tüm dünyadaki gözlemevlerinin teleskoplarından gelen ışığı bileşik bir görüntü oluşturmak için birleştirdiği bir tekniğin sonucuydu.
Bu görüntü astrofizikçilerin uzun bir süredir ne düşündüklerini gösterdi, aşırı yerçekimi bükülmesinin fotonların olay ufkunun etrafında düşmesine ve onları çevreleyen parlak halkalara katkıda bulunmasına neden oldu. Geçen hafta, 18 Mart'ta Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden (CfA) bir araştırmacı ekibi, kara delik görüntülerinin içinde karmaşık bir altyapıyı nasıl ortaya çıkarabileceğini gösteren yeni bir araştırma açıkladı.
Son zamanlarda “Karadeliğin foton halkasının evrensel interferometrik imzaları” başlıklı bulgularını açıklayan çalışma dergide yayınlandı Bilim İlerlemeleri. Ekip, CfA ile astrofizikçi Michael Johnson tarafından yönetildi ve Harvard’ın Kara Delik Girişimi (BHI), Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, Princeton Teorik Bilim Merkezi ve çok sayıda üniversitenin üyelerini teşvik etti.
Johnson'un yakın zamanda CfA basın bülteninde açıkladığı gibi:
“Karadeliğin görüntüsü aslında iç içe geçmiş bir dizi halka içeriyor. Birbirini izleyen her halka yaklaşık aynı çapa sahiptir, ancak giderek daha keskin hale gelir, çünkü ışığı gözlemciye ulaşmadan önce kara deliği daha fazla yörüngede toplar. Mevcut EHT görüntüsüyle, herhangi bir karadelik görüntüsünde ortaya çıkması gereken tam karmaşıklığa bir göz attık. ”
Genel Görelilik Yasası'nın dediği gibi, yerçekimi alanları uzay-zamanın eğriliğini değiştirir. Bir kara delik durumunda, etki aşırıdır ve etraflarında ışık bile (fotonlar) birikmesine neden olur. Bu fotonlar, kara deliğin yerçekimi ile göreli hızlara hızlanan parlak gaz ve tozun parlak halkasına gölge düşürüyor.
Bu gölgeli bölgenin etrafında, karadelik yakınındaki güçlü yerçekimi ile yoğunlaşan fotonlardan üretilen bir “foton halkası” bulunur. Bu halka, gökbilimcilere bir kara delik hakkında çok şey söyleyebilir, çünkü boyutu ve şekli kara deliğin kütlesini ve dönüşünü (aka. "Spin") ortaya çıkarır. EHT görüntüleri nedeniyle, kara delik araştırmacıları artık kara delikleri incelemek için bir araca sahipler.
1950'lerden bu yana, gökbilimciler çevreleri üzerindeki etkilerini inceleyerek onlar hakkında çok şey öğrendiler. Başka bir deyişle, kara deliklerin incelenmesi dolaylı ve teorik niteliktedir. Ancak gökbilimcilerin bu cisimlerin görüntülerini alma kabiliyetiyle, nihayet onları doğrudan inceleyebilir ve gerçek verileri toplayabilir.
Urbana-Champaign'daki Illinois Üniversitesi'nden fizik yüksek lisans öğrencisi olan George Wong, simüle edilmiş kara delik görüntüleri üretmek için yazılım geliştirmekle sorumluydu. Bu yazılım, bugüne kadarki en yüksek çözünürlüğe sahip görüntülerin hesaplanmasına ve takımlarının bunları tahmin edilen alt görüntü dizisine ayrmasına izin verdi. Wong'un belirttiği gibi:
“Farklı alanlardan uzmanları bir araya getirmek, foton halkasının teorik bir anlayışını gözlemle mümkün olanla gerçekten ilişkilendirmemizi sağladı. Klasik kurşun kalem ve kağıt hesaplamaları olarak başlayan şey, simülasyonlarımızı yeni sınırlara itmemizi sağladı. ”
Bununla birlikte, araştırmacılar için özellikle şaşırtıcı olan şey, kara delik imajının ortaya çıkardığı altyapının araştırma için nasıl yeni fırsatlar yarattığıydı. Gösterdikleri alt diziler normalde görüntülerdeki çıplak gözle görülmezken, interferometri kullanarak teleskop dizileri tarafından gözlemlendiğinde çok net sinyaller üretir.
Bu, gökbilimcilere bugüne kadar EHT işbirliğinin yürüttüğü çalışmaları genişletmenin nispeten kolay bir yolunu sunuyor. Johnson, “Kara delik görüntüleri yakalamak normalde birçok dağıtılmış teleskop gerektirirken, alt dizeler birbirinden çok uzak olan iki teleskop kullanarak çalışmak için mükemmeldir” dedi. “EHT'ye bir uzay teleskopu eklemek yeterli olacaktır.”
Astronomi ve astrofizik alanları son yıllarda çok sayıda devrim yaşamıştır. Yıldızlararası nesnelerin ilk gözlemleri, yerçekimi dalgalarının doğrulanması ve bir kara deliğin ilk doğrudan gözlemleri arasında. Bu ilkler, kozmos hakkında bir dizi kalıcı gizemin kilidini açmayı vaat eden araştırmayı mümkün kıldı.
Ekibin araştırması kısmen NASA, Ulusal Bilim Vakfı (NSF), Enerji Bakanlığı (DoE) ve çok sayıda bilimsel ve araştırma vakfı tarafından verilen hibelerle mümkün oldu.
