Uluslararası bir radyo teleskop ağı, bilim adamlarının bu sabah (10 Nisan) ortaya çıkardığı bir kara deliğin gölgesinin ilk yakın çekim görüntüsünü üretti. Event Horizon Telescope adı verilen işbirliği, ışığın bu karanlık nesnelerin etrafında nasıl davranacağına dair onlarca yıllık tahminleri doğruladı ve yeni bir kara delik astronomi dönemi için zemin hazırladı.
Emory Üniversitesi'nde bir astrofizikçi ve kara delik araştırmacısı olan Erin Bonning, görüntüleme çabasına dahil olmayan "Sıfırdan şaşırtıcıya kadar şaşırtıcıydı," dedi.
"Bu, beklediğim buydu," dedi Live Science'a.
Yaklaşık bir buçuk hafta önceden ilan edilen duyuru, hem inanılmaz derecede heyecan verici hem de şaşırtıcı detaylardan veya yeni fizikten neredeyse tamamen yoksun kalmayı başardı. Fizik parçalanmadı. Karadeliklerin beklenmedik özellikleri ortaya çıkmadı. Görüntünün kendisi, bilim ve pop kültüründe gördüğümüz kara deliklerin çizimleri için neredeyse mükemmel bir eşleşmeydi. En büyük fark, bunun çok bulanık olması.
Ancak kara deliklerle ilgili olarak çözülemeyen birkaç önemli soru vardı, ancak Bonning.
Kara delikler muazzam sıcak, hızlı madde jetlerini nasıl üretir?
Tüm süper kütleli karadelikler yakındaki maddeyi çiğneme, çoğunu olay ufuklarını geçme ve geri kalanları astrofizikçilerin "göreceli jetler" olarak adlandırdığı yanan kulelerde neredeyse ışık hızında uzağa tükürme yeteneğine sahiptir.
Ve Başak A'nın merkezindeki kara delik (Messier 87 olarak da bilinir), etkileyici jetleri, püsküren maddeleri ve tüm alandaki radyasyonları ile ünlüdür. Göreceli jetleri o kadar büyüktür ki çevreleyen galaksiden tamamen kurtulabilirler.
Ve fizikçiler bunun nasıl olduğunun geniş vuruşlarını biliyorlar: Malzeme kara deliğin yerçekimine iyi düştükçe aşırı hızlara hızlanıyor, o zaman bazıları ataleti korurken kaçıyor. Ancak bilim adamları bunun nasıl olduğuna dair ayrıntılar konusunda anlaşamıyorlar. Bu görüntü ve ilgili makaleler henüz herhangi bir ayrıntı sunmamaktadır.
Bonning, Olay Ufukları Teleskop gözlemlerini - oldukça az bir alanı kapsayan - göreceli jetlerin çok daha büyük görüntüleri ile ilişkilendirme meselesi olduğunu söyledi.
Fizikçilerin henüz cevapları olmasa da, yakında gelmeleri için iyi bir şans olduğunu söyledi - özellikle de işbirliği ikinci hedefinin görüntülerini ürettikten sonra: kendi galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara delik Yay A * Başak A gibi jetler üretmez. İki görüntüyü karşılaştırmanın biraz netlik sağlayabileceğini söyledi.
Genel görelilik ve kuantum mekaniği birbirine nasıl uyuyor?
Fizikçiler gerçekten heyecan verici yeni bir keşif hakkında konuşmak için bir araya geldiklerinde, birinin "kuantum yerçekimi" ni açıklamaya yardımcı olabileceğini önermesini bekleyebilirsiniz.
Çünkü kuantum yerçekimi fizikte büyük bilinmeyendir. Yaklaşık bir yüzyıl boyunca, fizikçiler iki farklı kural kümesi kullanarak çalıştılar: Yerçekimi gibi çok büyük şeyleri kapsayan genel görelilik ve çok küçük şeyleri kapsayan kuantum mekaniği. Sorun şu ki, bu iki kural kitabı birbiriyle doğrudan çelişiyor. Kuantum mekaniği yerçekimini açıklayamaz ve görelilik kuantum davranışını açıklayamaz.
Bir gün, fizikçiler büyük olasılıkla bir tür kuantum yerçekimi içeren büyük bir birleşik teoride ikisini birbirine bağlamayı umuyorlar.
Ve bugün duyurudan önce, konuyla ilgili bazı atılımlar içerebileceği yönünde spekülasyonlar vardı. (Görüntüde genel göreliliğin tahminleri gerçekleşmemiş olsaydı, bu topu ileriye götürecekti.) Ulusal Bilim Vakfı'ndan bir haber brifingi sırasında Kanada'daki Waterloo Üniversitesi fizikçisi Avery Broderick ve bir ortak çalışan projede, bu tür cevapların gelebileceğini ileri sürdü.
Ancak Bonning bu iddiaya şüpheyle yaklaştı. Bu görüntü, genel görelilik perspektifinden tamamen şaşırtıcı değildi, bu yüzden iki alan arasındaki boşluğu kapatabilecek yeni bir fizik sunmadı.
Yine de, insanların bu tür gözlemlerden cevap almayı umdukları deli değil, çünkü bir kara deliğin gölgesinin kenarı göreceli güçleri küçük, kuantum boyutlu alanlara getiriyor.
"Kuantum yerçekimini olay ufkuna çok, çok yakın ya da erken evrende çok, çok erken görmeyi umuyoruz." Dedi.
Ancak Event Horizons Telescope'un hala bulanık olan çözünürlüğünde, planlanan yükseltmelerle bile olsa, bu tür efektleri bulamayacağımızı söyledi.
Stephen Hawking'in teorileri Einstein'ınki kadar doğru muydu?
Fizikçi Stephen Hawking'in fiziğe erken kariyere en büyük katkısı "Hawking radyasyonu" fikriydi - kara deliklerin aslında siyah olmadığı, ancak zamanla az miktarda radyasyon yaydıkları. Sonuç çok önemliydi, çünkü bir kara deliğin büyümesini durdurduğunda, enerji kaybından çok yavaş bir şekilde küçülmeye başlayacağını gösterdi.
Ancak Etkinlik Ufukları Teleskopu bu teoriyi onaylamadı veya reddetmedi, dedi Bonning, kimsenin beklemediğini söyledi.
Başak A'ndakine benzer dev kara delikler, genel boyutlarına kıyasla sadece minimum miktarda Hawking radyasyonu yaydığını söyledi. En gelişmiş enstrümanlarımız artık olay ufuklarının parlak ışıklarını algılayabilse de, süper kütleli bir kara deliğin yüzeyinin ultra loş parıltısını hiç atlatma şansı çok az.
Bu sonuçların, muhtemelen en ufak kara deliklerden geleceğini - teorik, kısa ömürlü nesneler o kadar küçük olacak ki, tüm olay ufkunu elinize alabilirsiniz. Yakın gözlemler ve genel boyutlarına kıyasla çok daha fazla radyasyon fırsatı ile, insanlar sonunda bir tane nasıl üretileceğini veya bulacağını ve radyasyonunu tespit edebileceğini anlayabilirler.
Peki bu görüntüden gerçekte ne öğrendik?
İlk olarak, fizikçiler Einstein'ın bir kez daha haklı olduğunu öğrendiler. Olay Ufukları Teleskopunun görebildiği kadar gölgenin kenarı, tıpkı 20. yüzyılda fizikçilerin Einstein'ın genel görelilik denklemleri ile çalıştığı gibi mükemmel bir daire.
Bonning, "Bir başka genel görelilik testi geçtiğinde kimsenin şaşırmaması gerektiğini düşünmüyorum." Dedi. "Sahnede yürürlerse ve genel göreliliğin kırıldığını söyleselerdi, sandalyemden düşerdim."
Daha acil ve pratik sonuçları olan sonucun, görüntünün bilim adamlarının Başak A galaksisinin kalbinde 55 milyon ışık yılı uzakta duran bu süper kütleli kara deliğin kütlesini tam olarak ölçmelerini sağladığını söyledi. Güneşimizden 6,5 milyar kat daha büyük.
Bu çok önemli, Bonning, çünkü fizikçilerin diğer, daha uzak veya daha küçük gökadaların kalbindeki süper kütleli kara delikleri tartma şeklini değiştirebileceğini söyledi.
Şu anda, fizikçiler Samanyolu'nun kalbindeki süper kütleli kara deliğin kütlesinin oldukça hassas bir ölçümüne sahipler, diyor Bonning, çünkü yer çekiminin mahallesindeki yıldızları nasıl hareket ettirdiğini izleyebilirler.
Ancak diğer galaksilerde teleskoplarımızın bireysel yıldızların hareketlerini göremediğini söyledi. Fizikçiler daha kaba ölçümlerle sıkışmışlar: Karadeliğin kütlesi galaksideki farklı yıldız katmanlarından gelen ışığı nasıl etkiler veya kütlesi galaksideki farklı serbest yüzen gaz katmanlarından gelen ışığı nasıl etkiler.
Ancak bu hesaplamalar kusurlu, dedi.
"Çok karmaşık bir sistemi modellemelisin," dedi.
Ve her iki yöntem de fizikçilerin gözlemlediği her gökadada biraz farklı sonuçlar üretiyor. Ama en azından Başak A'daki kara delik için, şimdi bir yöntemin doğru olduğunu biliyoruz.
Amsterdam Üniversitesi'nden bir astrofizikçi ve projenin bir işbirliğinde yer alan haber brifinginde Sera Markoff, "6,5 milyar güneş kütlesi tespitimizin, daha ağır kütle tespitinin tam üstüne çıkmasıyla sonuçlandı."
Bu, fizikçilerin toptan satışı kara delik kütlelerini ölçmek için bu yaklaşıma taşıyacakları anlamına gelmiyor, dedi Bonning. Ancak gelecekteki hesaplamaları düzeltmek için önemli bir veri noktası sunar.
