Galaksimiz Samanyolu’nun merkezinde süper kütleli bir kara delik var, ancak şimdiye kadar onu hiç görmedik. Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Event Horizon Teleskobu, galaktik kara deliğimiz Sagittarius A*’nın (“Yay A-yıldızı” olarak telaffuz edilir ve Sgr A* olarak kısaltılır) ilk görüntüsünü yayınladı. (12.05.2022)
Kara Delikler Nasıl Oluşur?
Kara delik, uzayda, hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü bir çekim kuvveti olan bir konumdur. Bir kara deliğin olay ufku olarak adlandırılan dış kenarı, kaçmak için gereken hızın ışık hızını aştığı küresel sınırı tanımlar. Madde ve radyasyon içeri girer ama dışarı çıkamazlar. Işık bile kaçamadığı için bir kara delik tam anlamıyla karadır. Adlarının aksine, kara delikler boş değildir. Aslında, bir kara delik, nispeten küçük bir alana paketlenmiş büyük miktarda madde içerir.
Boyutlarından kara deliklerin kökeni hakkında pek çok tahmin yürütebiliriz. Bilim insanları, bazı kara delik türlerinin nasıl oluştuğunu biliyorlar, ancak diğerlerinin oluşumu bir gizem. Boyutlarına göre sınıflandırılmış üç farklı kara delik türü vardır: yıldız kütleli, orta kütleli ve süper kütleli kara delikler.
Yıldız kütleli kara delikler Samanyolu galaksimizde bulunur ve Güneşimizin yaklaşık 100 katından daha az kütleye sahiptir. Yüksek kütleli yıldızların yaşamlarının olası son noktalarından birini oluştururlar. Yıldızlar, içlerinin derinliklerinde helyum ve diğer elementleri oluşturan hidrojenin nükleer füzyonuyla beslenir. Yıldızın merkez bölgelerinden enerji çıkışı, yıldızın kendi ağırlığı altında çökmesini önlemek için gerekli basıncı sağlar.
Yüksek kütleli bir yıldızın çekirdeğindeki yakıt tamamen yandığında, yıldız çöker ve bazen elektromanyetik spektrumda tespit edilebilen muazzam miktarda enerji açığa çıkaran bir süpernova patlaması meydana getirir. Yıldızın kütlesi Güneşimizin kütlesinin yaklaşık 25 katından fazlaysa, yıldız kütleli bir kara delik oluşabilir.
Orta kütleli kara delikler, Güneşimizin yaklaşık 100 ila 100.000 katı kütleye sahiptir. Yakın zamana kadar, orta kütleli kara deliklerin varlığı sadece teorize edilmişti. NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi , kara deliği çevreleyen gazın yaydığı X-ışınlarını gözlemleyerek birkaç orta kütleli kara delik adayı belirledi. Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi veya LIGO, Güneşimizin kütlesinin 65 ve 85 katı olan iki yıldız kütleli kara deliğin birleşmesi ile , 142 güneş kütlesinde orta kütleli bir kara delik oluşturduğunu tespit etti.
Süper kütleli kara delikler, yıldız kütleli bir kara deliğin kütlesinden bir milyon ila bir milyar kat daha fazla kütle içerir. Bilim insanları, süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğundan emin değiller, ancak bir teori, yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesinden kaynaklanmalarıdır.
Yerel galaktik merkezimizin kara deliği Sagittarius A*, yaklaşık dört milyon güneş kütlesine sahip bir süper kütleli kara deliktir ve bu, bir süper kütleli kara delik için oldukça küçüktür. NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve diğer teleskopları, birçok galaksinin merkezinde süper kütleli kara delikler olduğunu belirledi.
Neden Önemlidirler
Kara delikler, küçük çocuklardan profesyonel astronomlara kadar herkes için çekicidir. Sagittarius A* hakkında bilgi edinmek, özellikle gökbilimciler için önemlidir, çünkü galaksimizin ve kara deliklerin oluşumuna ilişkin bilgiler sağlar.
Kara delik oluşumu ve büyümesinin fiziğini ve ayrıca çevreleyen ortamlarını anlamak bize galaksilerin evrimine bir pencere açar. Sagittarius A*, Dünya’dan 26.000 ışık yılı (yaklaşık 244 katrilyon km) uzakta olmasına rağmen, en yakın süper kütleli kara deliğimizdir. Galaktik madde sürekli olarak olay ufkunu geçerek kara deliğin kütlesini büyüttüğünden, oluşumu ve fiziksel süreçleri galaksimizi etkiler.
Kara delikleri incelemek, uzay ve zamanın nasıl etkileşime girdiğini daha iyi anlamamıza da yardımcı olur. Bir kara deliğe yaklaştıkça, kara delikten uzaktaki zamanın akışına kıyasla zamanın akışı yavaşlar. Aslında, Einstein’ın genel görelilik kuramına göre, zamanın akışı herhangi bir büyük nesnenin yakınında yavaşlar. Ancak zamanın akışında kayda değer bir fark yaratmak için kara delik gibi inanılmaz derecede büyük bir nesne gerekir. Bir kara deliğin içinde zaman ve uzaya ne olduğu hakkında daha öğrenecek çok şey var, bu yüzden onları ne kadar çok incelersek o kadar çok şey öğrenebiliriz.
Bilim İnsanları Sagittarius A’yı Nasıl Görüntüledi
Kara delikler insan gözüyle görülmese de yakındaki uzay ve madde üzerindeki etkileri gözlemlenerek tespit edilebilir. Muazzam kütlelerinin bir sonucu olarak, kara delikler son derece yüksek yerçekimine sahiptir, bu da çevreleyen malzemeyi yüksek hızlarda çekerek bu malzemenin çok ısınmasına ve X-ışınları yaymasına neden olur.
Ancak NASA’nın Chandra X-ray Gözlemevi gibi X-ışını algılayan teleskoplar, görüntüleyebilir ve kara deliğin konumunu ortaya çıkarabilir. NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, uzayda bir kara delik olabilecek bir noktanın yörüngesinde dönen gaz ve yıldızların hızını ölçebilir. Bilim insanları, kara deliğin kütlesini belirlemek için bu hız ölçümlerini kullanır. Hubble ve Chandra ayrıca yerçekimi merceğinin etkilerini veya kara deliklerin veya galaksiler gibi diğer yüksek kütleli nesnelerin yer çekiminden kaynaklanan ışığın bükülmesini de görüntüleyebilir.
Bir kara deliği çevreleyen maddeyi doğrudan görüntüleyerek kara deliğin silüetini ortaya çıkarmak için dünyanın dört bir yanından bilim insanları, Event Horizon Telescope’u (Olay Ufku Teleskobu) oluşturmak için işbirliği yaptı. Event Horizon Teleskobu, dünya çapında sanal bir teleskop oluşturmak için gökyüzünden gelen radyo dalgası emisyonlarını algılayabilen dünya çapındaki çok sayıda teleskopun birleşik gücünden yararlanır.
2019’da ekip , Dünya’dan yaklaşık 53 milyon ışık yılı (511 kentilyon km) uzaktaki M87* galaktik kara deliğini çevreleyen parlayan gazları yakaladıklarında bir kara deliğin siluetinin ilk görüntüsünü yayınladı. Ekip daha sonra bir sonraki çabalarından birinin Sagittarius A*’yı görüntülemek olduğunu duyurdu.
En yeni gözlemi yapmak için Event Horizon Teleskobu, gözlem platformları dizisini Samanyolu’nun merkezine odakladı. Bir teleskop dizisi, bir takım olarak dev bir teleskopa benzer şekilde çalışacak şekilde düzenlenmiş bir grup teleskoptur.
Sagittarius A*’nın merkezinden olay ufkuna kadar olan mesafe, Schwarzschild yarıçapı olarak bilinen bir ölçüm, yedi milyon mil (12.000.000 kilometre) ile muazzamdır. Ancak Dünya’dan bakıldığında görünen boyutu çok küçük çünkü çok uzakta. Sagittarius A* için görünen Schwarzschild yarıçapı, Ay’daki büyük bir yaban mersininin açısal boyutuyla ilgili olarak 10 mikro yay saniyesidir.
Dünya’dan bakıldığında küçük görünen büyük bir nesnenin iyi bir görüntüsünü elde etmek, olağanüstü derecede iyi çözünürlüğe sahip bir teleskop veya bir görüntüdeki olası en küçük ayrıntıları tespit etme yeteneği gerektirir. Çözünürlük ne kadar iyi olursa, görüntü o kadar iyi ve görüntü o kadar fazla ayrıntı gösterir. Bir konumdaki en iyi bireysel teleskoplar veya teleskoplar dizisi bile Sagittarius A*’yı görüntülemek için yeterince iyi bir çözünürlüğe sahip değildir.
Görece küçük bir alet olmasına rağmen 12 metrelik Grönland Teleskobu’nun eklenmesi, Event Horizon Teleskobu’nun çapını veya açıklığını neredeyse Dünya’nın çapına kadar genişletti. Ve NOEMA – kendisi maksimum 2500 fit (760 metre) ayrılığa sahip on iki adet 15 metrelik anten dizisi – Event Horizon Telescope’un ışık toplama kapasitesini daha da artırmaya yardımcı oldu.
Toplamda, güçlü Event Horizon Teleskopu ile birleştirildiğinde, sanal dizi, yaklaşık 50 mikro yay saniyesini veya gece gökyüzünün açıklığının milyarda birinin yaklaşık 1/13’ünü kapsayan bir Sagittarius A* görüntüsünü elde etti.
Bu çoklu platformlardan elde edilen veriler, bilim insanlarının Sagittarius A*’nın davranışına ilişkin anlayışlarını geliştirmeye devam etmelerine ve genel olarak kara delik modellerini iyileştirmelerine olanak sağlayacaktır. Bu çok dalga boylu gözlemlerden toplanan veriler, kara deliğin olay ufkunun yörüngesinde dönen sıcak gaz diskine malzemenin ne kadar hızlı düştüğünü ortaya koyan Chandra verileri gibi kara deliklerin incelenmesi için çok önemlidir. Bunun gibi veriler, bilim insanlarının kara deliklerin toplanmasını veya kara deliklerin büyüdüğü süreci daha iyi anlamalarına yardımcı olacağını umuyor.
Kaynak : Nasa, JPL, ESO / İlhan Vardar
