İlk Karadelik Fotoğrafı Neden Bu Kadar Önemli?

Bu Karadelik Fotoğrafı Neden Bu Kadar Önemli?

[Konuyla ilgili detaylı bir incelememizi buradan okuyabilirsiniz.]

4 Nisan 2017'de, gezegenin farklı noktalarındaki dağlarda bulunan özel bir grup teleskop eş zamanlı olarak çalışmaya başladı. Sonraki hafta boyunca birlikte hareket ettiler, Samanyolu Galaksisi’nin ve M87 Galaksisi’nin merkezinden gelen radyo dalgalarını topladılar. Birlikte, Olay Ufku Teleskobu’nu (EHT) oluşturmuş oldular ki bu bir karadeliğin fotoğrafını ilk kez çekmek için oluşturulan küresel bir projeydi.

Fizikçiler yüzyıllar önce kara delikler üzerine düşünmeye başladıklarından beri, kitaplarımızdaki ve uzay ajanslarımızdaki onlarla ilgili tüm resimler birer illüstrasyondu. Ta ki bugüne kadar.

'Bugün burada, görünemez olduğunu düşündüğümüz şeyi gördüğümüzü size bildirmekten dolayı çok memnunuz.'

Yüzyıllardır fizikçiler, yeterli kütle ve yoğunluğa sahip bir nesnenin -hatta ışığın bile- kütleçekimsel alana doğru çekileceğini varsaydılar. Şöyle ki tıpkı Dünya’dan uzaya hareket etmeniz için gereken hızın Ay’dan uzaklaşmak için gerekenden daha fazla olması gibi, kaçmanız için ışık hızından daha hızlı hareket etmeniz gereken yerler olabilirdi.

Hiçbir şey ışıktan hızlı hareket edemez.

Einstein'ın genel görelilik teorisi, olay ufku denilen bir sınırla bize hiçbir şekilde görünür olmayan bir alanı betimler. Ve bu kara deliğin merkezinde tekillik vardır, yani bildiğimiz fizik kurallarının geçerli olmadığı noktasal sonsuz bir yoğunluk. Einstein'ın Gölgesi (Einstein's Shadow) adlı kitabın yazarı Seth Fletcher şöyle diyor:

Kara delikler uzun zaman önce matematiksel hesaplamalarla belirdi ve sonra tekrar tekrar ortaya çıktı. Ortadan kaybolacağa da benzemiyordu. Ama Einstein yıldızın sonsuz küçüklükte bir noktaya çökmesini engelleyecek fiziksel bir mekanizmanın olması gerektiğini düşündü hep -ki bu gerçekten de mantıklıydı. Bir taraftan da kulağa çılgınca geliyor.

Nihayet bilim insanları bazı şeylerin -ancak kara deliklerin var olması durumunda- akla yatkın hale geldiğini görmeye başladılar. Örneğin, Samanyolu Galaksisi’nin merkezindeki yıldızların yörüngesel hareketleri gibi. Fletcher konuyla ilgili şunları söylüyor:

Yıldızların görünmez bir noktanın etrafında kütleçekimsel sapan etkisine (slingshot effect) maruz kaldıklarını görüyorsunuz. Bu büyüklükte bir kütlenin küçük ve tamamıyla karanlık bir alana sığması için bir kara deliğin oradaki varlığı en olası açıklama.

Kara delikler etrafında spiral şeklinde dönen akkorlaşmış maddeler de görebilirsiniz: Sürtünme bu malzemeleri on milyonlarca dereceye kadar ısıtır ve bu sıcaklık da Dünya'nın yörüngesinde bulunan teleskoplarla algılayabileceğimiz X-ışınları yayar.

Bu, birbirinin içinden geçen bir çift galaksi.

Burada dokuz kara delikten şüpheleniyoruz ama sadece X-ışını katmanına baktığınızda onları görebilirsiniz. Bu noktalar, 3 ila 10 milyar ışık yılı uzaktaki galaksilerin merkezinde olduğu düşünülen devasa kara deliklerle bağlantılı olabilecek X-ışını kaynakları. Ve bu, evrenin şu küçücük kısmından geliyor.

Bazı devasa kara delikler ayrıca devasa parçacıklar püskürtürler, Samanyolu'nun merkezindekinden çok daha büyük kütleli bir karadeliğe sahip M87 Galaksisi’nden gelen radyo dalgası verilerinde görüldüğü gibi. Bilinen başka hiçbir tip güç kaynağı parçacıklara böylesi bir enerji aktaramaz.

Ve iki karadeliğin çarpışmasından başka hiçbir şey 2015'te saptadığımız kütleçekimsel dalgaları üretemez. Bilim insanları tüm evrende büyüklü küçüklü kara delikler olduğunu düşünmektedir.

Parmak izlerini görebiliyorduk ama vesikalık fotoğrafını yakalayamamıştık.

Bir kara deliği doğrudan görmek hep imkansız olageldi çünkü ya çok küçükler, ya çok uzaktalar ya da her ikisi birden. Galaksimizin merkezinde bulunan Sagittarius A* kara deliğinin kütlesi 4 milyon tane Güneş kütlesine eşit olmasına rağmen Merkür'ün yörüngesine sığabilir. Kara deliği Dünya'dan görüntülemek Ay yüzeyindeki bir DVD'nin fotoğrafını çekmeye benzer, arada birçok gaz ve toz bulutu da vardır tabii. Fletcher konuyla ilgili şöyle bilgi veriyor:

Bu fotoğrafı elde edebilmek için birçok şeyin yolunda gitmesi gerekiyordu. Olması gereken ilk şey, kara deliğin kenarındaki bir miktar ışığın kaybolmadan ya da aradaki gazlar vesaire tarafından emilmeden tüm bu yolu alabilmesiydi. Sonra aynı şekilde Dünya'nın atmosferini de geçebilmeliydi ki farklı frekanstaki birçok ışık bunu yapamaz.

Gelen ışık, radyo spektrumunun yüksek frekans eşiğindeki 1.3 mm dalgaboyunda geçebildi. Bu dalgaboyu ve dünyadaki sekiz gözlemevi sayesinde Olay Ufku Teleskobu bir karadeliği gözlemleme şansına sahip oldu, hava koşullarının da yaver gitmesiyle tabii. Dünya tüm bu teleskoplar kara deliği eşzamanlı görebilecek şekilde konumlandığında, bu yerlerde iyi hava koşullarına sahip olmalısınız. Yılda sadece bir kere gözlem yapabilirler.

Öyle çok veri elde edilmişti ki uçaklarla taşınması gerekti. Hard disklerin kış dönemi boyunca kapalı olan Güney Kutbu’ndan gelmesi için altı ay beklendi.

Bu çoklu teleskop metoduna Çok Uzun Bazlı İnterferometri (Very Long Baseline Interferometry) denmektedir. Bu yöntemle, gelen sinyalleri güçlendirmek ya da gürültüyü susturmak için birbirinden uzak teleskoplardan elde edilen zaman damgalı veriler irtibatlandırılmaktadır.

Her bir çift teleskop, puzzle'ın tamamlanmasına bir parça katkı sağlasa da fotoğraf hemen öylece ortaya çıkmamıştır. Dört araştırmacı grubu veriyi en iyi temsil eden fotoğrafı oluşturmak için aylarca çalışmıştır.

Her bir grup aynı verilerle bir diğerinden bağımsız bir şekilde kendi başına çalışıyordu, böylece her bir grubun aynı fotoğrafı elde edip edemeyeceğini görmüş olacaktık.

Ve işte tüm bu çalışmaların neticesi:

Bir kara deliğin ilk fotoğrafı... M87 Galaksisi'nin merkezinden... 54 milyon ışık yılı uzaktan...

Parlak kısımlar kara deliğin etrafında dönen madde ve ışık. Kara deliğin bize doğru ilerleyen kısmı daha parlak. Karanlık kısım ise kara deliğin gölgesi, burada olay ufku ve ışığın kaçabileceği bir bölge bulunuyor ama aslında kaçamıyor. Gölgenin büyüklüğü ve şekli genel görelilik teorisini doğrular görünmekte. Perimeter Enstitüsü ve Waterloo Üniversitesi Ortak Fakültesi çalışanlarından Avery Broderick ''Bugün genel görelilik kritik bir testi daha geçti. Bu test ufukları ve yıldızları kapsıyor'' diyor.

İnsanlığın ilk kara delik fotoğrafı illüstrasyonlardaki ya da Interstellar'daki kadar güzel değil. Onlardan daha harikulade.

Bu hafta gördüğümüz fotoğraf, evrende dolaşan ışık parçacıklarından ortaya çıkarıldı. Ve o ışıklar dağ zirvelerindeki alüminyum antenler (teleskoplar) tarafından toplanıp sonra da bu fotoğrafı oluşturmak için bir süper bilgisayarda bir araya getirildi.

İşte bu yüzden gerçek.

Destek Olun

Bu video, Vox tarafından hazırlanmış, Evrim Ağacı tarafından altyazılandırılmıştır. Eğer içeriği beğendiyseniz orijinal kaynağa destek olmak için, lütfen YouTube kanalına gidip videolarını beğenmeyi unutmayın.

Vox kanalının bu videosunu orijinal dilinde ve İngilizce alt yazılı olarak buradan seyredebilirsiniz: