Selam!
Öncelikle tanımlarla başlayalım...
Fotoğrafı çekilen ilk kara delik, M87* adı verilen süper kütleli kara delik ve Messier 87 galaksisinin merkezinde yer almakta. Bu tarihi fotoğraf, 2019 yılında Event Horizon Telescope (EHT) adlı bir proje tarafından elde edilmiştir.
Elde edilen görüntü, Einstein’ın genel görelilik teorisinin öngörülerini doğrulayan bir başarıydı. Ayrıca, kara deliklerin merkezindeki bölgeyi daha iyi anlamamıza yardımcı olacak yeni araştırmaların kapılarını araladı. Bu tür gözlemler, kara deliklerin çevresindeki fiziksel süreçlerin daha ayrıntılı incelenmesini sağladı.[2]
Peki ya akresyon diski? (akresyon = birikme)
Birikme, kütleli bir nesnenin kütleçekimsel olarak ek malzemeyi çekmesi ve toplamasıyla büyüme sürecidir. Tipik olarak, bu, merkezi birikme nesnesinin etrafında yörüngesel hareket halinde olan dağınık malzeme veya gazdan oluşan disk benzeri bir yapı aracılığıyla gerçekleşir. Birikme diskleri evrende her yerde bulunan özelliklerdir ve daha küçük yıldızların veya yıldız kalıntılarının etrafında, yakın ikili yıldızlarda, sarmal gökadaların merkezlerinde, kuasarlarda bulunabilir, ayrıca gama ışını patlamalarında da oluşurlar.
Birikmenin birçok biçimi olabilir. Küresel veya düzlemsel olabilir. Kalıcı veya epizodik olabilir. Birikme için olağan senaryo, malzemenin bir gök cisminden diğerine akmasıdır. Sonra, iki cismin yörünge düzlemi tarafından verilen tercih edilen bir yön vardır. Akış da bu düzlemi korur, ancak iki cismin yörünge hareketinden kaynaklanan bir miktar açısal momentuma sahip olduğundan, bir cisimden diğerine düz bir şekilde uzanmaz. Corriolis kuvveti tarafından biraz kenara itilir ve hedef cismin etrafında bir disk oluşturur.
Bu şekilde malzeme, bir kara delik, yıldız veya başka bir çekim nesnesinin yörüngesinde dönen yoğun bir dönen birikim diskinde birikir. Bitişik katmanlar arasındaki sürtünme, diskteki gazın potansiyel enerjisi yavaşça ısıya dönüştüğü için ısınmasına neden olur. Gaz ayrıca açısal momentumunu kaybeder, bu da merkezi nesneye daha yakın olmasını ve daha hızlı yörüngede dönmesini sağlar. Daha hızlı hareket daha fazla sürtünmeye neden olur ve gaz çok ısındıkça enerji yayar. Diskin ulaşabileceği sıcaklık merkezi nesnenin kütlesine bağlıdır, ne kadar büyükse diskin sıcaklığı o kadar düşük olur. Yıldız kütleli kara deliklerin etrafındaki diskler milyonlarca Kelvin civarında sıcaklıklara sahiptir ve X ışınları yayarlar, süper kütleli kara deliklerin etrafındaki diskler binlerce Kelvin civarında sıcaklıklara sahiptir ve optik veya morötesi ışık yayarlar.[1]
Bu diskin kırmızı-turuncu renkte görünmesinin birkaç nedeni vardır:
Doppler Etkisi: Akresyon diski çok hızlı döner ve bu dönme hareketiyle gaz, kara deliğe doğru olan bölgede (diskin yaklaşan kısmı) maviye kayarken, uzak olan bölgelerde kırmızıya kayar. Bu Doppler kayması, yaklaşan gazın ışığının maviye, uzaklaşan gazın ışığının ise kırmızıya kaymasına neden olur. Bu etki, diskin bazı bölgelerinin kırmızımsı bir renkte görünmesine yol açar.
Örneğin, hızla yaklaşan ve sonra uzaklaşan bir ambulans veya polis arabasını dinlerken, bu iki durumda siren sesinin farklı olduğunu ve geçerken perdesinde keskin bir değişiklik olduğunu fark etmişsinizdir. Daha spesifik olarak, siren size yaklaşırken daha yüksek bir notaya ve uzaklaşırken daha düşük bir notaya sahiptir. Bu Doppler Etkisidir. Olan şey, araba size yaklaşırken hareketinin sirenin ses dalgasını sıkıştırması, tepeleri ve çukurları birbirine yaklaştırması ve böylece sesin frekansını artırmasıdır. Bu, perdeyi daha yüksek bir perdeye değiştirir. Geri çekilirken tepeler ve çukurlar daha da yayılır ve daha düşük notalar ortaya çıkar.
Işık Yığılması ve Soğuma: Akresyon diski, kara deliğe yaklaşan maddeyle sıkışarak ısınır ve çok yüksek sıcaklıklara ulaşır. Ancak bu maddelerin çoğu, kara deliğe ulaşmadan önce serbest bırakılır. Bu süreç sırasında, daha düşük sıcaklıklarda bulunan gazlar ve tozlar ışık yaymaya başlar, genellikle kırmızı ve turuncu tonlarında. Bu düşük sıcaklıklar, maddenin yaydığı ışığın daha uzun dalga boylarına, yani kırmızıya kaymasına neden olur.
Elektromanyetik Radyasyon: Kara deliğin akresyon diski, yüksek sıcaklıklar ve yoğun yerçekimi etkisi nedeniyle çok büyük miktarda elektromanyetik radyasyon yayar. Bu ışınlar genellikle yüksek enerjili X-ışınları, ultraviyole ve optik ışık biçiminde olabilir, ancak bazı maddeler bu ışınları daha düşük enerjili, kırmızı ve turuncu ışık olarak yayabilir. Bu, akresyon diskinin bazı bölgelerinin kırmızımsı renkte gözükmesini sağlar.
Birim Enerji Kaybı: Kara deliğin çevresindeki ortamda, çok yüksek hızlarla hareket eden parçacıklar yoğun şekilde birbirleriyle çarpışır. Bu çarpışmalar sırasında enerjinin bir kısmı ısıya dönüşür ve bu ısı enerjisi, maddenin ışık yaymasına yol açar. Eğer bu ışık daha düşük enerjili bölgelere (daha uzun dalga boylarında) yayılıyorsa, kırmızımsı bir ton ortaya çıkar.
Sonuç olarak, M87 kara deliği etrafındaki akresyon diskinin kırmızı-turuncu renkte olması, hem gazın hızının hem de maddenin enerji yayma biçimlerinin bir sonucudur. Kara deliğe yaklaşan ve ısınan maddeler, yüksek hızlar ve elektromanyetik etkileşimler sayesinde bu renk tonlarında ışık yaymaktadır.[3]
Kaynaklar
- S. Gravity. What Is An Accretion Disk?. Alındığı Tarih: 12 Kasım 2024. Alındığı Yer: Strong Gravity | Arşiv Bağlantısı
- E. H. Telescope. M87* One Year Later: Proof Of A Persistent Black Hole Shadow. Alındığı Tarih: 12 Kasım 2024. Alındığı Yer: Event Horizon Telescope | Arşiv Bağlantısı
- R. Lu, et al. (2023). A Ring-Like Accretion Structure In M87 Connecting Its Black Hole And Jet. Nature. doi: 10.1038/s41586-023-05843-w. | Arşiv Bağlantısı
