İşte, Bilimin İlk Kara Delik Görüntüsüne Kadar Giden Tarihi

M87*. Arkaplan: Chandra X-ışını Gözlemevi’nin elde ettiği, M87 galaksisinin yakından görüntüsü. (EHT İşbirliği; NASA/CXC/Villanova Üniversitesi/J. Neilsen)

Bir galaksinin merkezinde yer alan süper kütleli bir kara deliğin ilk görüntüsü, bir anlamda; görünmez olanı nasıl gözlemlediğimizi gösteriyor.

Söz konusu hayaletimsi görüntü, arka tarafta parlayan plazmanın radyo yoğunluk haritasından meydana geliyor ve bu nedenle de, kara deliğin “olay ufkunun” silüetini gösteriyor. Olay ufku denilen şey, bir kara deliğin etrafında yer alan ve ışın bile kaçamadığı, küre şeklindeki bir görünmezlik örtüsü.

Bahsini ettiğimiz radyo “fotoğrafı”, M87 olarak bilinen galaksideki süper kütleli kara deliği etkili bir şekilde görmek amacıyla, dünyanın en yetenekli radyo teleskoplarından bazılarını birbirine bağlayan 200’den fazla bilim insanı ve mühendisin yer aldığı uluslararası bir işbirliği tarafından elde edildi.

Peki, nasıl oldu da bu noktaya ulaştık?

‘Karanlık’ yıldızlardan

İngiliz gökbilimci John Michell, ilk olarak 1783 yılında “karanlık yıldızlar” fikrini ifade etmişti. Bu yıldızlar inanılmaz şekilde yoğundu ve sahip oldukları kütle çekiminden kaçmak imkansızdı; ışık hızında gidebilen bir foton olsanız bile.

Bu çığır açan fikirden sonra epey yol katedildi.

Bu yılın Ocak ayında gökbilimciler, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliğin hemen etrafındaki bölge olan ve Sagittarius A* olarak bilinen radyo kaynağından gelen yayımların bir görüntüsünü yayınladılar.

Bu görüntü, şaşırtıcı şekilde; kara deliğin olay ufkunun boyutunun sadece dokuzda biri kadar detay barındırıyordu.

Şimdiyse Event Horizon Teleskobu (Olay Ufku Teleskobu, EHT), M87’deki süper kütleli kara deliğin etrafında bulunan olay ufkunu ayrıştırmayı başardı. Nispeten yakın olan M87 galaksisinin mesafesi sebebiyle, ışığın bize ulaşması 55 milyon yıl sürüyor.

Astronomik rakamlar

Asronomik nesneler, astronomik rakamlarla gelirler ve bu hedef de bu yönden istisna değil.

M87’nin kara deliği, Güneş’imizinkinin 6.5 milyar katı bir kütleye sahip ve Güneş de, Dünya’nın kütlesinin bir milyon katının üçte biri kütleye. Olay ufku, yaklaşık 20 milyar kilometrelik bir çapa sahip; bu rakam, Plüton’un Güneş’imize uzaklığının üç katından daha fazlasına eşit.

Ancak çok uzakta duruyor ve böylesi bir hedefi görmek için gereken inanılmaz mühendislik başarısı, 13.000 kilometrelik bir uzaklıktan 1 milimetre boyutundaki bir nesneyi gözlemlemeye çalışmaya benziyor.

Nobel ödülüne layık olan bu sonuç, elbette kazara gerçekleşen bir keşif değil; nesiller boyunca süregelen kavrayış ve buluşlara dayanan bir ölçüm.

Gözlem olmadan yapılan tahminler

1900’lerin başında, Albert Einstein’ın görecelik kuramlarını geliştirmesinden sonra kayda değer bir ilerleme gerçekleşmişti. Bu dayanıklı denklemler, uzay ve zamanı birbirine bağlayıp maddenin hareketini belirliyor; maddenin hareketi de uzayzamanın içindeki kütleçekim alanlarını ve dalgalarını belirliyordu.

Kısa süre sonra, 1916 yılında gökbilimciler Karl Schwarzschild ve Johannes Droste; birbirlerinden bağımsız olarak, Einstein’ın denklemlerinin, sıfır hacim ve sonsuz kütleli bölünmez bir nokta olan “matematiksel tekillik” içeren çözümlere yol açtığını fark ettiler.

1920’ler ve 1930’larda yıldızların evrimi üzerinde çalışan nükleer fizikçiler, görünüşte kaçınılmaz olan bir sonuca vardılar: Eğer belirli yıldızlar yeterince büyük olursa, felâketvari bir kütle çekimsel çöküşle beraber yaşamları sona erecek ve bunun sonucunda tekillik oluşup, “donmuş bir yıldız” meydana gelecekti.

Bu ifade, Einstein’ın kuramındaki zamanın tuhaf ve göreceli doğasını yansıtıyordu. Olay ufkunda, böyle çökmüş bir yıldızı çevreleyen ve geri dönüşü olmayan sınırda; dışta yer alan bir gözlemci için zaman durmuş gibi görünür.

Kuantum mekaniği alanında yaşanan gelişmeler, tekillik fikrini, yine aynı derecede şaşırtıcı fakat sınırlı olan kuantum noktasıyla değiştirirken; kara deliklerin asıl yüzeyi ve iç kısmı, bugün hâlâ etkin bir araştırma alanı olmaya devam ediyor.

Galaksimiz, John Michell’in yıldız kütleli kara deliklerinden (ki bunların bir düzine civarının nerelerde olduğunu biliyoruz) milyonlarcasını barındırsa da, bunların olay ufukları gözlemlenemeyecek kadar küçük.

Örneğin; eğer bizim Güneş’imiz çöküp bir kara deliğe dönüşseydi, sahip olduğu olay ufkunun çapı sadece 3 km olurdu. Ancak diğer galaksilerde yer alan yıldız kütleli kara deliklerin çarpışması, bildiğiniz üzere kütleçekim dalgaları kullanılarak tespit edilmişti.

Süper kütleli bir şeyi aramak

Bu yüzden EHT’nin hedefleri, galaksilerin merkezlerinde yer alan süper kütleli kara delikler ile ilgiliydi.

Aslında kara delik kavramı; gökbilimciler, gerçek anlamda devasa olan “kara yıldızların”, belirli galaksilerin yüksek oranda etkin olan çekirdeklerine güç verdiklerinden şüphelenmeye başladığı zaman, henüz 1960’ların sonlarında kullanıma girmişti.

Özellikle ağır olan bu kara deliklerin oluşumu için sayısız kuram ortaya atılmıştı. Kara delikler, isimlerinin böyle olmasına rağmen; aslında uzayzamanın dokusundaki birer delikten ziyade nesnedirler.

1972 yılında Robert Sanders ve Thomas Lowinger, yaklaşık bir milyon güneş kütlesine eşit yoğunluktaki bir kütlenin, galaksimizin merkezinde bulunduğunu hesapladılar.

1978 yılına gelindiğinde, Wallace Sargent ve meslektaşları; Güneş’imizin kütlesinin beş milyar katı yoğunluktaki bir kütlenin, yakındaki M87 galaksisinin merkezinde durduğuna karar verdiler.

Ancak o zamandan bu yana biraz değiştirilen bu kütleler, yoğun bir gezegen ve ölü yıldız kümesi de olabilirdi.

1995 yılında ise Makoto Miyoşi ve meslektaşları, yaptıkları gözlemlerle kara deliklerin var olduğunu onayladılar. Radyo girişimölçer kullanarak, M106 galaksisinin merkezinde bir kütle olduğunu belirlediler ve bu kütle o kadar küçük bir hacmin içindeydi ki, sadece bir kara delik olabilirdi (veya yakında öyle olacaktı).

Bugün, yakın galaksilerin merkezlerinde yer alan buna benzer yaklaşık 130 süper kütleli kara deliğin kütlesi, bu kara delikleri çevreleyen gaz ve yıldızların yörünge sürati ve uzaklıklarıyla doğrudan ölçüldü. Ancak henüz, merkezî kütleçekim sıkıştırıcısına giden bir ölüm spirali üzerinde ölçüm yapılmadı.

Örneklerin artmasına rağmen, Samanyolu galaksimiz ve M87, Dünya’dan görüldüğü üzere hâlâ en geniş olay ufuklarına sahip. Uluslararası araştırma takımı da işte bu yüzden bu iki hedefin peşinden gitti.

M87’deki kara deliğin o belli belirsiz silüeti, aslında dudak uçuklatıcı bir görüntü. Kara delikler görünüşte zamanı durdurabiliyor olsa da; insanların hayal gücü, hüner ve kararlılığı ile bilimin tahmin gücü birleştirildiğinde ortaya çıkan şeyin de, doğanın kayda değer bir kuvveti olduğu kabul edilmeli.

 

 

 

 

Alister Graham, The Conversation

Bunları da okumak isteyebilirsiniz...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir