Gece gökyüzündeki en büyük nesne - açık farkla! - bizim için görünmez. Nesne, Samanyolu galaksimizin merkezinde, Yay A olarak adlandırılan Süper Masif Kara Delik (SMBH). Ve bu görüntü Einstein’ın Genel Görelilik Teorisine meydan okuyabilir.
Hiç kimse karadeliğin olay ufkunu görmedi. Yoğun çekim kuvveti, ışığın bile her şeyin kaçmasını önler. Olay ufku geri dönüşü olmayan noktadır. Ne olursa olsun, ışık yok ve hiçbir bilgi kaçamaz. Ancak Event Horizon Telescope (EHT) sayesinde Yay A’nın olay ufkunu görmeye yakın olabiliriz.
EHT, karadeliğin yakın çevresini araştırmak için tasarlanmış uluslararası bir işbirliğidir. Tek bir teleskop değil, dünya çapında interferometri kullanarak birlikte çalışan bağlantılı bir radyo teleskop sistemi. Kara deliği çevreleyen bölgeden elektromanyetik enerjiyi birden fazla yerde birden fazla radyo çanağı ile ölçerek, kaynağın bazı özellikleri elde edilebilir.
EHT'li araştırmacılar, gözlemlerinin sonunda kara deliğin yakınında görmeyi umduğumuz yoğun yerçekimi etkilerinin görüntülerini sunmasını umuyorlar. Ayrıca, toplanma diskindeki yörüngedeki madde göreceli hıza ulaştığından, delik yakınındaki işyerindeki bazı dinamikleri tespit etmeyi umuyorlar.
EHT projesi, dört yıllık bir süre boyunca Yay A ve M87 adı verilen bir başka kara delik hakkında Başak A galaksisinin merkezinde veri topladı. Bu dört yıl Nisan 2017'de sona erdi, ancak 200 bilim adamı ve mühendis ekibi hala verileri analiz ediyor. Bu arada ekip, görmeyi umduklarının bilgisayar modeli görüntülerini yayınladı.
Görüntü çok fazla görünmeyebilir, ancak önemlidir. Dünya üzerinde dururken ayda bir gazete başlığı okumakla eşdeğerdir. Görüntü, kara deliklerle ilgili bazı şaşırtıcı soruları yanıtlamamıza yardımcı olabilir:
- Galaksilerin oluşumunda kara delikler nasıl bir rol oynadı?
- Işık ve madde karadeliğe doğru düştüklerinde neye benziyor?
- Kara deliklerden çıkan enerji akımları nelerdir?
EHT'nin Yay A'nın ürettiği imajının, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisinin güncellenmesi gerektiği anlamına gelmesi ihtimali de vardır. (Yine de Einstein'a karşı bahis oynamak genellikle kötü bir fikirdir.)
Kara Delikler ve Etkinlik Ufukları
Kara delikler temelde bir yıldızın cesedidir. Çok büyük bir yıldız tüm yakıtını yaktığında, son derece yoğun bir noktaya ya da tekilliğe dönüşür. Kara delik, gaz ve tozu kendisine doğru çeken inanılmaz derecede güçlü yerçekimi çekmesine sahiptir. 10.000 yılda bir, Yay A bile bir yıldız tüketir.
Olay ufku kara deliğin etrafındaki bir kabuk gibidir. Herhangi bir madde, hatta ışık olay ufkuna ulaştığında oyun biter. Kara delik madde tükettikçe büyür ve olay ufku da genişler.
Kendi Süper Masif Kara Delikimiz (SMBH) olan Yay A muazzam. Güneş'ten 4 milyon kat daha büyük bir kütleye sahiptir. Ama öyle olsa da, diğer SMBH'lere kıyasla o kadar büyük değil. EHT projesindeki diğer SMBH, Güneş'in 7 milyar katı kütleyle çok daha büyük.
EHT, karadelik etrafındaki alanı inceleyerek olay ufkunun bir görüntüsünü üretecektir. Kara deliğe düştüğü için malzemeye bir şey olur. Temelde deliğe emilene kadar bir tutma düzeninde dönen dönen gaz ve tozun bir diskini oluşturur. Bu malzeme göreli hızlara kadar hızlanır, yani ışık hızına yakındır. Bu olduğunda, malzeme aşırı ısınır ve enerji yayar.
Ancak kara delik yerçekimi bakımından o kadar güçlü ki, ışığı yerçekimi mercekleme denilen bir fenomende büküyor. Bu mercek, karadeliğin gölgesi olarak adlandırılan karanlık bir bölge oluşturur. Teoriye göre, olay ufku gölgeden yaklaşık 2,5 kat daha büyük olmalıdır. Bilim adamları bir gölge görüntüsüne sahip olduklarında, olay ufkunun boyutunu bilirler. Olay ufkunun boyutu karadeliğin kütlesiyle orantılıdır. Yani Yay A durumunda, yaklaşık 24 milyon km (15 milyon mil) çapında olmalıdır.
Bu yüzden karadeliğin kendisinin hiçbir resmi olmayacak, ancak karadeliğin attığı gölgenin görüntüleri olacak. Bilimsel olarak, bu kara delikler anlayışımızda büyük bir sıçrama. Ve karadeliklerin varlığına dair herhangi bir şüphe olması durumunda, gölgenin görüntüsü karadeliklerin gerçekten dışarıda olduğuna dair sağlam kanıtlar sağlayacaktır.
EHT ve Jetler
Yay A’nın büyük boyutuna rağmen, gökyüzünde küçüktür. Tek bir teleskopun göremeyeceği kadar küçük. Bu yüzden EHT uygulandı. Astronomi meraklılarının aşina olduğu Çok Uzun Temel İnterferometri (VLBI) adlı bir teknik kullanarak dünyadaki 7 ayrı radyo teleskopunu büyük bir sanal teleskopla birleştiriyor. Sanal teleskop, tek bir kapsamdan çok daha fazla çözme gücüne sahiptir ve gökbilimcilerin Sgr yakınlarındaki alanı incelemesine izin verdi. A.
2017 yılının Nisan ayında bir haftalık dönemde, EHT ekibi yedi kapsamının tümünü Sgr A'ya işaret etti ve yedi atom saati, her teleskopta sinyallerin varış zamanlamasını kaydetti. Bilim adamları sinyalleri inceleyerek ve birleştirerek Sgr A'nın bir resmini oluşturabilirler. Bu, zaman alıcı bir süreçtir.
Bir kara deliğin çevresinden akan enerjik jetler, araştırmacılar için özellikle ilgi çekicidir. Bir karadeliğin toplanma diskinde dönen madde milyarlarca dereceye kadar ısınır. Bazıları kara deliğe girer, ama hepsi değil.
Enerjik jetler, toplama diskinden kaçan kısımdır. On binlerce ışıkyılı boyunca ışık hızına yakın bir mesafeden seyahat ederler. Bilim adamları onlar hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorlar.
Konu Sgr. A, jetler olup olmadığını bilmiyoruz. Son birkaç on yıl içinde çok aktif olmamıştır, bu yüzden jetler olmayabilir. Ama eğer oradalarlarsa, EHT orada radyo sinyallerini alacaktır. O zaman jetlerle ilgili bazı temel soruların cevaplarını alabiliriz:
- Nasıl başlıyorlar?
- Göreli hızlara nasıl hızlanırlar?
- Nasıl sıkı odaklanmış durumdalar?
- Tam olarak neyden yapılmışlar?
Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi Sorun mu?
Muhtemelen değil. Ama bir şans var.
Güneş Sistemimizin çoğu oldukça yaygın, işkolik bir yerdir. Genel Göreliliği destekleyen gözlemsel kanıtlarımızın çoğu buradan geliyor. Ancak karadeliğin etrafındaki bölge normal bir mahalle değildir.
Koşullar aşırı. Yoğun yerçekimi, ışık hızında hareket eden aşırı ısıtılmış malzeme jetleri ve olay ufku. Ancak Genel Görelilik ile ilgili olarak, çoğunlukla yerçekimi ve ışık ile ilgilidir.
Genel Görelilik, karadeliğin yerçekiminin uzay zamanını kıracağını ve ışık da dahil olmak üzere her şeyi ona doğru çekeceğini tahmin eder. EHT tarafından toplanan veriler, Einstein'ın tahminleriyle karşılaştırılabilecek bu fenomenin ölçümlerini sağlayacaktır. Veriler tahminlerle eşleşirse, Einstein tekrar kazanır.
Genel Görelilik başka bir tahminde bulunur: toplanma diski tarafından atılan gölge dairesel olmalıdır. Dairesel değilse ve daha çok bir oval ise, Genel Görelilik içindeki formüller tamamen doğru değildir.
John Wardle, onlar hala teorik bir yapı olduklarında onlarca yıldır kara delikleri inceleyen bir astronom. EHT projesinde yoğun bir şekilde yer alıyor. Wardle, Genel Göreliliğin bu teste dayanacağını ve Einstein'ın tekrar kazanacağını düşünüyor. Ancak Genel Görelilik bu testi geçemezse, kendimizi çok zor ve tuhaf bir durumda buluruz.
Wardle, “O zaman şiddetli düz bir ceket giyeceğiz çünkü işe yarayan diğer tüm parçaları bozan değişiklikler yapamazsınız” dedi. “Bu çok heyecan verici olurdu.”
- Brandeis Üniversitesi Basın Bülteni: “Bir kara delik neye benziyor?”
- Event Horizon Teleskopu
- Wikipedia Girişi: İnterferometri
- Wikipedia Girişi: Event Horizon
