12 Mayıs 2022 tarihinde astronomlar, Dünya'nın da içerisinde bulunduğu gökadamız Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara delik Sagittarius A*'nın fotoğrafını çekmeyi başardı!

Bundan tam üç yıl önce astronomi dünyasının belki de en önemli duyurularından biri yapılmıştı: 2019 yılında bilim insanları ilk defa bir kara deliğin doğrudan fotoğrafını çekmişti. Bu müthiş başarıyla beraber kara deliklere yönelik birçok yaklaşım, gözle görülür bir gerçekliğe dönüşmüş ve Einstein’ın Genel Görelilik teorisi bir testi daha başarıyla geçmişti.

İlk kara delik fotoğrafının elde edilmesinden tam üç yıl sonra, 12 Mayıs 2022 tarihindeyse bilim insanları bu defa içerisinde bulunduğumuz gök adamız Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliğin fotoğrafını çekmeyi başardı! Artık gök adamızın kalbinde bulunan Sagittarius A* adlı süper kütleli kara deliğin neye benzediğini çok daha iyi biliyoruz.

Elbette bu çalışmadaki amaç, bu kara deliği yalnızca görselleştirmek değil; elde edilen fotoğraf sayesinde yeniden sınanan teoriler kara delik fiziğinde bambaşka bir çağ başlattı. Peki astronomlar gök adamızın kalbindeki süper kütleli bir kara deliği fotoğraflamayı nasıl başardılar? Bu fotoğraf için neden üç yıl beklemek zorunda kaldık? Bu yazımızda Sagittarius A*’ya ayrıntılı bir bakış atacak ve bu inanılmaz başarının arkasındaki tüm soru işaretlerini gidereceğiz.

Sagittarius A* Kara Delik Fotoğrafı Nasıl Çekildi?

Bir kara deliğin fotoğrafı dediğimizde aklımıza standart bir fotoğraf tanımı gelmesi çok doğal. Ancak konu kara deliklere geldiğinde işler normal olmaktan hızla uzaklaşıyor. Fotoğraf dediğimiz olgu, fotonların ışığa duyarlı bir yüzeye düşmesiyle oluşturduğu görüntüden ibarettir. Kara delikler ise akıl almaz ölçekte kütle çekimine sahip cisimlerdir ve ışık da dahil hiçbir madde bu kütle çekiminden kaçmayı başaramaz. Bu durumda hiçbir şekilde gözle görülmesi mümkün olmayan bir cismin fotoğrafını çekmeyi nasıl başarıyoruz?

İlk olarak, Sagittarius A*’nın görüntüsünün ışığın bir yüzeye düşürülmesiyle oluşturulmadığını belirtmek gerekiyor. Görüntünün oluşturulması için Very Long Baseline Interferometry (VLBI) adı verilen bir yöntem kullanıldı. Bu teknik temelde, birden fazla teleskobun birlikte çalışarak tek bir teleskop görevi görmesi ilkesine dayanıyor. Yani aslında Dünya çapında bir radyo teleskobunun elde edebileceği yüksek çözünürlüklü görüntüleri, Dünya’nın farklı yerlerinde bulunan bir dizi radyo teleskobunu kullanarak elde edebiliyoruz. Tek bir radyo teleskobunun çözünürlüğü aşırı derecede düşük olduğundan böylesi bir yöntem astronomların işini pek hayli kolaylaştırıyor.

Bizden yaklaşık 27.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan Sagittarius A’nın görüntüsü de gezegenimizdeki 8 ayrı radyo teleskobu kullanılarak elde edildi. Olay Ufku Teleskobu (Event Horizon Telescope - EHT) adı verilen bu ortak teleskop projesi kapsamında Sagittarius A* gecelerce gözlemlendi ve art arda saatlerce veri toplandı.

Sagittarius A* ve M87* Arasındaki Farklar Neler? Gök Adamızın Kalbindeki Kara Delik Fotoğrafı Neden Daha Önce Çekilmedi?

Galaksimizin merkezindeki kara delik Sagittarius A* ve M87* kara deliklerinin fotoğraflarına baktığımızda iki kara delik görüntüsünün birbirine oldukça benzediğini fark edebilirsiniz. Ancak aslında bu iki kara delik arasında dramatik farklar mevcut. Örneğin Sagittarius A*, M87*’den 1000 kat daha küçük ve 1500 kat daha düşük kütleli bir kara delik. Aynı zamanda kendi galaksimizde bulunduğu için doğal olarak Sagittarius A* bize daha yakınken (27.000 ışık yılı), Messier 87 gök adasının kalbinde bulunan M87* ise tam olarak 55 milyon ışık yılı uzaklıkta!

EHT projesinde çalışan bilim insanlarından biri olan teorik astrofizikçi Sera Markoff bu konuda şöyle diyor:

Ortada tamamen farklı iki tür gök ada ve tamamen farklı kütlelerde olan iki kara delik var. Ancak bu kara deliklerin kenarlarına yakın yerlerde, her ikisi de oldukça benzer görünüyorlar. Bu da bize, Genel Görelilik'in bu nesneleri yakından yönettiğini ve daha uzakta gördüğümüz tüm farklılıkların kara delikleri çevreleyen maddedeki farklılıklardan kaynaklanması gerektiğini söylüyor.

Aslında 2019 yılında M87’nin görüntüsü yayımlandığında EHT aynı zamanda Sagittarius A*’nın gözlemlerini de gerçekleştirmişti. Ancak Samanyolumuzun merkezinde ne olduğunu görebilmemiz için üç yıl daha beklemek zorunda kaldık, peki neden Sagittarius A’ya ait verileri bir görsele dönüştürmek bu kadar zaman aldı?

Bunun en önemli sebebi Sagittarius A*’nın sürekli olarak değişiyor olması. Burada değişimden kastedilen şey ise kara deliğin etrafındaki maddeyle alakalı. Yazımızın başında belirttiğimiz gibi, M87* çok daha büyük kütleli bir kara delik, bu nedenle etrafında dönen maddenin tam bir yörüngeyi tamamlaması günler, haftalar alıyor.

Yani pratik olarak konuşursak, M87’yi uzun süre rahatlıkla gözlemleyebiliyoruz çünkü önemli ölçüde bir değişiklik meydana gelmiyor. Ancak Sagittarius A, M87’den 1000 kat daha düşük kütleli, bu da maddenin kara delik etrafındaki yörüngesini çok daha hızlı tamamlaması demek. Sagittarius A yörüngesinde o kadar hızlı dönüyor ki neredeyse dakikadan dakikaya değişiyor.

Arizona Üniversitesi Veri Bilimi Enstitüsü'nden EHT projesinde çalışan bilim insanların biri olan Chi-kwan Chan bu durumu şöyle açıklıyor:

Kara deliklerin çevresindeki gaz aynı hızda hareket ediyor, neredeyse ışık kadar hızlı. Ancak madde M87'nin etrafındaki yörüngesini günler ila haftalar içerisinde tamamlarken, çok daha küçük olan Sgr A'da bir yörüngeyi yalnızca dakikalar içinde tamamlıyor. Doğal olarak Sgr A*’nın çevresindeki gazın parlaklığı ve düzeni hızla değişiyor. Bu tıpkı hızlı bir şekilde kuyruğunu kovalayan bir köpek yavrusunun net bir resmini çekmeye çalışmak gibi.

Sagittarius A* Kara Delik Fotoğrafı Bize Ne Anlatıyor?

M87’nin merkezindeki kara delik fotoğrafı astronomi biliminin kilometre taşlarından biriydi. Ancak kendi gök adamızın merkezindeki süper kütleli kara deliği görüntülemek, hem içinde bulunduğumuz gök ada hakkında hem de kara delik fiziği hakkında bize oldukça önemli bilgiler sunuyor.

1960’lardan bu yana Samanyolu’nun merkezinden gelen gizemli radyo sinyallerinin ne olduğu merak konusuydu. Merkezdeki yıldızların, gazın ve tozun hareketleri incelendiğinde, tam orada bir süper kütleli kara delik olabileceği kuramsal olarak anlaşılmıştı. Sagittarius A’nın görüntüsü, gerçekten de gök adamızın merkezinde bir kara delik olduğunu kanıtladı. Aynı zamanda neredeyse tüm gök adaların merkezlerinde bir süper kütleli kara delik bulunduğunu biliyorduk ancak gök ada oluşumu ile kara delik oluşumu arasındaki bağlantı hala çözülebilmiş değil. Dolayısıyla Sagittarius A’nın fotoğrafı bu konu hakkında bize değerli ipuçları verebilir.

Bir diğer önemli nokta ise kara deliklerin etrafında neler olup bittiği. Güçlü kütle çekimi sebebiyle, madde kara delik etrafında oldukça farklı davranıyor. Kara delik etrafındaki, özellikle geri dönüşü olmayan nokta olarak adlandırılan olay ufku çevresindeki fiziksel süreçleri anlayabilmek büyük bir önem taşıyor. Sagittarius A*’nın görüntüsüyle beraber astronomlar kara delik etrafındaki gazın nasıl hareket ettiğine dair teori ve modelleri test etmek için yeni verileri kullanmaya başladılar. Gelecek sonuçlar özellikle gök ada evrimini anlama yolunda kilit bilgiler sunacak gibi görünüyor.

Sıradaki Ne?

Kara deliklerin bilimsel bir kuram olarak ele alınmaya başlandığı andan bu yana, kara delikler hakkında oldukça büyük bir yol kat ettik. Görünmeyeni görmeyi başardık, hatta ışığın bile kaçamadığı bu cisimlerin tam iki kez fotoğrafını çektik. Bunu yapmak için aralarında Türk bilim insanı Feryal Özel’in de bulunduğu büyük bir ekip yıllarca çalıştı, dünya üzerindeki sekiz radyo teleskobuyla yıllarca gök adamızın merkezine baktı, saatlerce veri topladı, bu veriyi ayıklayıp ortaya çıkan görüntüyü gururla dünyayla paylaştı.

Uzaydaki en gizemli yapılardan birisi olan kara delikler, öğrendiğimiz her yeni bilgiyle evreni anlama şeklimizi yeniden biçimlendiriyor. Sırada ne var bilmiyoruz ancak görünmeyeni görmek için keşfetmeye devam ettikçe bilinmezliklerin yalnızca bir gizem olmaktan uzaklaşacağı da kesin.

Bilimle kalın!

Yazar: Asya Demirkol
Editör: Kemal Cihat Toprakçı

Kaynaklar ve Referanslar:

1. Event Horizon Telescope. Retrieved May 15, 2022, from https://eventhorizontelescope.org/about
2. Garner, R. (2017, October 6). Messier 87. NASA. Retrieved May 15, 2022, from https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/messier-87
3. 12, M. (2022, May 12). Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy. Event Horizon Telescope. Retrieved May 15, 2022, from https://eventhorizontelescope.org/blog/astronomers-reveal-first-image-black-hole-heart-our-galaxy
4. [email protected]. Astronomers reveal first image of the black hole at the heart of our galaxy. www.eso.org. Retrieved May 15, 2022, from https://www.eso.org/public/news/eso2208-eht-mw/
5. Fletcher, S. (2022, May 12). The first picture of the black hole at the milky way's heart has been revealed. Scientific American. Retrieved May 15, 2022, from https://www.scientificamerican.com/article/the-first-picture-of-the-black-hole-at-the-milky-ways-heart-has-been-revealed/
6. Broderick, A. E. (2013, May 21). Portrait of a black hole. Scientific American. Retrieved May 15, 2022, from https://www.scientificamerican.com/article/portrait-of-a-black-hole-extreme-physics-special/
7. Cooper, K. (2022, May 12). Behold! this is the first photo of the milky way's monster black hole sagittarius A*. Space.com. Retrieved May 15, 2022, from https://www.space.com/milky-way-monster-black-hole-first-image-eht
8. Castelvecchi, D. (2022, May 12). Black Hole at the centre of our galaxy imaged for the first time. Nature News. Retrieved May 15, 2022, from https://www.nature.com/articles/d41586-022-01320-y