EHT teleskopundan (Olay Ufku Teleskobu) elde edilen veriler, bilim insanlarına Samanyolu adı verilen canavar hakkında yeni bir fikir veriyor. Bu veriler sayesinde kara deliğe ilk kez daha yakından bakmış oluyoruz.

Dünyanın çevresinde bulunan ve biz buna adını verdiğimiz radyo teleskoplardan oluşan bir sistem EHT (Olay Ufku Teleskobu), birkaç deve odaklandı. Yay A Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik ve M53,5 galaksisindeki 87 milyon ışıkyılı uzaklıktaki daha da büyük bir kara delik. Nisan 2017'de gözlemevleri, çekim kuvvetinin ışık ışınlarının bile oradan ayrılamayacağı kadar güçlü olduğu kara deliklerin sınırlarını gözlemlemek için bir araya geldi. Neredeyse iki yıl süren veri karşılaştırmasının ardından bilim insanları bu gözlemlerin elde edilen ilk görüntülerini yayınladılar. Artık bilim insanları yeni görüntülerin bize kara delikler hakkında daha fazla bilgi verebileceğini umuyor.

Bir kara delik gerçekte neye benziyor?

Kara delikler gerçekten adlarına layıktır. Devasa yerçekimi canavarı, elektromanyetik spektrumun hiçbir kısmında ışık yaymaz, yani sanki kendi başlarına var değillermiş gibi. Ancak gökbilimciler onların bir tür yoldaş nedeniyle orada olduklarını biliyorlar. Yerçekimi kuvvetleri yıldız gazı ve tozu boyunca titreşirken, etraflarında dönen bir birikim diski şeklinde madde oluşur ve atomları birbiriyle çarpışır. Bu aktivite "beyaz ısı" yayar ve X ışınları ve diğer yüksek enerjili radyasyon yayar. En fazla "nefrete" doymuş kara delikler daha sonra çevredeki galaksilerdeki tüm yıldızları ışınlar.

EHT teleskobundan alınan bir görüntüde, Samanyolu bölgesindeki Sagittaria A'nın (aynı zamanda Sgr A olarak da adlandırılır), kendisine eşlik eden parlak malzeme birikim diskinde bir kara delik gölgesine sahip olduğu tahmin ediliyor. Bilgisayar simülasyonları ve yerçekimi fiziği yasaları, gökbilimcilere ne beklemeleri gerektiği konusunda oldukça iyi bir fikir veriyor. Kara deliğin yakınındaki yüksek çekim kuvveti nedeniyle, birikim diski halka ufku çevresinde deforme olacak ve bu malzeme kara deliğin arkasında görülebilecek. Ortaya çıkan görüntü muhtemelen asimetrik olacaktır. Yerçekimi, diskin iç kısmından gelen ışığı Dünya'ya doğru dış kısma göre daha güçlü bir şekilde bükerek halka kısmının daha parlak olmasını sağlar.

Genel görelilik yasaları bir kara deliğin etrafında geçerli midir?

Halkanın tam şekli teorik fizikteki en sinir bozucu açmazı çözebilir. Fiziğin iki temel direği, Einstein'ın kara delikler gibi büyük ve yerçekimsel olarak güçlü nesneleri yöneten genel görelilik teorisi ve atom altı parçacıkların garip dünyasını yöneten kuantum mekaniğidir. Her teori kendi alanında çalışır. Ancak birlikte çalışamazlar.

Tucson'daki Arizona Üniversitesi'nden fizikçi Lia Medeiros şöyle diyor:

“Genel görelilik ve kuantum fiziği birbiriyle uyumsuzdur. Kara delik bölgesine genel görelilik uygulanırsa bu, fizik teorisyenleri için bir atılım anlamına gelebilir".

Kara delikler evrendeki en ekstrem çekim ortamı olduğundan, çekim teorisinin stres testi için en iyi ortamdırlar. Bu, teorileri duvara fırlatmak ve onu yıkıp yıkmadıklarını ve nasıl yıkacaklarını görmeyi beklemek gibidir. Genel görelilik teorisi geçerliyse bilim insanları kara deliğin belirli bir gölgeye ve dolayısıyla dairesel bir şekle sahip olacağını, Einstein'ın teorisi geçerli değilse gölgenin farklı bir şekle sahip olacağını bekliyor. Lia Medeiros ve meslektaşları, Einstein'ın teorilerinden farklı olabilecek 12 kara deliğin farklı gölgelerine bir bilgisayar simülasyonu uyguladılar.

L. Mederios diyor ki:

"Farklı bir şey bulursak (alternatif yerçekimi teorileri), bu bir Noel hediyesi gibi olacaktır."

Genel görelilikten küçük bir sapma bile gökbilimcilerin gördüklerini beklediklerinden ayırmalarına yardımcı olacaktır.

Samanyolu'ndaki bir kara deliği çevreleyen pulsar adı verilen ölü yıldızlar mı var?

Kara deliklerin etrafındaki genel göreliliği test etmenin bir başka yolu da yıldızların kara deliklerin etrafında nasıl hareket ettiğini gözlemlemektir. Yıldızlardan gelen ışık yakındaki bir kara deliğin aşırı çekim alanından aktığında, ışık "uzar" ve dolayısıyla bize daha kırmızı görünür. Bu sürece "kütleçekimsel kırmızıya kayma" adı verildi ve genel görelilik teorisi tarafından tahmin edildi. Geçen yıl gökbilimciler bunu SgrA bölgesinin yakınında gözlemlediler. Şu ana kadar Einstein'ın teorisi için iyi haberler var. Bu fenomeni doğrulamanın daha da iyi bir yolu, aynı testi hızla dönen ve yıldızlı gökyüzünü düzenli aralıklarla radyasyon ışınlarıyla tarayan ve bize sanki atıyormuş gibi görünen pulsarlar üzerinde yapmaktır.

Böylece yerçekimsel kırmızıya kayma, düzenli metronomik akışı bozacak ve bunları gözlemlemek, genel görelilik teorisinin daha doğru bir şekilde test edilmesine olanak sağlayacaktır.

Charlottesville'deki Ulusal Astronomi Gözlemevi'nden Scott Ranson şunları söylüyor:

"SgrA bölgesini gözlemleyen çoğu insan için bir pulsarı veya bir kara deliğin etrafında dönen pulsarları keşfetmek bir rüya olurdu. Pulsarlar, genel göreliliğin çok ilginç ve çok ayrıntılı testlerini sağlayabilir."

Ancak dikkatli gözlemlere rağmen henüz SgrA bölgesine yeterince yakın yörüngede dönen bir pulsar bulunamadı. Kısmen galaktik toz ve gazın ışınlarını dağıtması ve odaklanmalarını zorlaştırması nedeniyle. Ancak EHT, radyo dalgalarının merkezine dair şu ana kadarki en iyi görüşü sağlıyor ve bu nedenle S.Ransom ve meslektaşları odaklanabileceklerini umuyorlar. S.Ransom, "Bu tıpkı bir balık avlama gezisine benziyor, yakalanma şansı çok düşük ama buna değer" diye ekliyor.

Pulsar PSR J1745-2900 (resimde solda) 2013 yılında keşfedildi. Galaksinin merkezindeki kara deliğin etrafında tam olarak 150 ışıkyılı uzaklıkta yörüngede dönüyor. Ancak genel görelilik teorisinin doğru testlerinin burada yapılması bundan çok uzaktır. Bu pulsarın varlığı, gökbilimcilere EHT'yi kullanarak kara deliğe daha yakın başka ve daha yakın pulsarları keşfedebilecekleri umudunu veriyor.

Kara delikler nasıl jet üretiyor?

Bazı kara delikler açgözlü yiyicilerdir ve büyük miktarda gaz ve tozu emerler, diğerleri ise seçici yiyicilerdir. Kimse bunun nedenini bilmiyor. SgrA, 4 milyon güneş kütlesine eşit bir kütleye rağmen şaşırtıcı derecede karanlık bir diske sahip, telaşlı bir yiyici gibi görünüyor. EHT'nin hedef aldığı diğer bir hedef olan M87 galaksisindeki kara delik açgözlü bir yiyicidir. Ağırlığı 3,5 ila 7,22 milyar güneş kadardır. Ve çevresinde biriken dev birikim diskine ek olarak, yüklü atom altı parçacıklardan oluşan bir akışı da şiddetli bir şekilde 5 ışıkyılı uzaklığa fırlatır.

Bonn'daki Thomas Krichbaum Radyo Astronomi Enstitüsü diyor:

"Bir kara deliğin herhangi bir şeyi dışarı attığını düşünmek biraz çelişkili."

İnsanlar genellikle kara deliğin yalnızca soğurma yaptığını düşünür. Birçok kara delik, galaksilerin tamamından daha uzun ve daha geniş olan ve kara delikten milyarlarca ışık yılı uzaklığa ulaşabilen jetler üretir.

Doğal bir soru, jetleri bu kadar uzak mesafelere yayan ne tür güçlü bir enerji kaynağı olabileceğidir. EHT sayesinde artık ilk kez bu olayların izini sürebiliyoruz. Böylece M87 galaksisindeki kara deliğin manyetik alanının gücünü EHT'yi ölçerek tahmin edebiliriz çünkü bunlar jet güçleriyle ilişkilidir. Bir kara deliğin yakınında bulunan jetlerin özelliklerini ölçerek, jetin diskin içinden mi, diskin başka bir kısmından mı, yoksa kara deliğin kendisinden mi geldiğini belirlemeye yardımcı olur.

Bu gözlemler aynı zamanda jetlerin kara delikten mi yoksa diskteki hızla akan malzemeden mi kaynaklandığını açıklığa kavuşturabilir. Jetler galaktik merkezden galaksiler arası bölgeye malzeme taşıyabildiğinden, bu durum galaksilerin evrimi ve büyümesi üzerindeki etkiyi açıklayabilir. Ve hatta gezegenlerin ve yıldızların doğduğu yer.

T. Krichbaum şöyle diyor:

"Galaksilerin, kara deliklerin erken oluşumundan yıldızların doğuşuna ve sonunda yaşamın doğuşuna kadar olan evrimini anlamak önemlidir. Bu çok büyük bir hikaye ve kara delik jetlerini inceleyerek yaşamın büyük yapbozuna yalnızca küçük parçalar ekliyoruz.”

Yayıncının notu: Bu hikaye, M 1 kara deliğinin kütlesini belirtmek için 2019 Nisan 87'da güncellendi: galaksinin kütlesi Güneş'in kütlesinin 2,4 trilyon katıdır. Tek başına bir kara delik birkaç milyar Güneş'in kütlesine sahiptir. Ek olarak, kara delik simülasyonu Einstein'ın genel görelilik teorisini çürütmenin değil, doğrulamanın bir örneğidir.