Kara deliğin fotoğrafı Einstein’i doğruluyor

Kevin PIMBBLET
Hull Üniversitesi Fizik Bölümü

Kara delikler uzun zamandır bilim kurgunun gözdelerinden biri. Fakat kara deliklerin Holywood’daki önemi oldukça ilginç, zira kimse kara deliklerden birini görmedi, en azından şu ana kadar. Eğer kara deliklerden birini görmek istiyorsan ilk kez bir kara deliği dolaysız bir şekilde görüntüleyen Event Horizon Telescope’a (EHT) teşekkür edebilirsin. Böylesi bir mahareti gösterebilmek için dünya ölçeğinde iş birliği yapan bilim insanları bu sayede tüm bir dünyayı dev bir teleskopa çevirmiş ve trilyonlarca kilometre uzaklıktaki bir nesneyi görüntüleyebilmişler.

Ne kadar çarpıcı ve çığır açıcı olsa da, EHT’nin varlığı salt bir meydan okumadan ibaret değildi tabii ki. EHT projesinin kendisi Einstein’in uzay ve zamanın doğasına ilişkin düşüncelerinin en uç örneklerde nasıl çalıştığının ve kara deliklerin evrendeki işlevinin ne olduğunun anlaşıldığı eşi benzeri görülmemiş bir deneydi. Uzun lafın kısası: Einstein haklıydı.

ELE GEÇİRİLEMEYENİ ELE GEÇİRMEK

Bir kara delik, ağırlığın aşırı büyük ve yoğun olduğu, yer çekimi etkisinin büyüklüğünden kaynaklı ışığın bile kaçamadığı uzaysal bir bölgedir. Kapkara bir sınırın ötesindeki siyah olanaksızlıktan kaynaklı bu varlıklardan birini görüntülemek neredeyse imkansız bir görevdi. Fakat Stephen Hawking’in çığır açıcı çalışmalarının sayesinde bu dev kütlelerin sadece siyah bir boşluktan ibaret olmadığını öğrendik. Korkunç boyutlara ulaşan plasma jetlerini ortaya çıkarmalarına ek olarak sahip oldukları yer çekimi sayesinde büyük bir madde yığınını çekirdeklerine çekmektedirler. Bir kara deliğin ufkuna, ışığın bile kaçamadığı bölge olarak da bilinir, yaklaşan bu madde yığını kara deliğin çevresinde bir yörünge oluşturur. Bu yörüngedeki madde yığını enerjilerinin bir kısmı maddelerin kendi aralarındaki hareketlerinden kaynaklı sürtünmeye dönüşürler. Bu durum nasıl ki ellerimizi birbirine sürttüğümüzde ellerimiz ısınıyorsa yörüngeyi de ısıtmaya başlar. Maddeler ne kadar birbirlerine yaklaşırlarsa sürtünme de o kadar artar. Bu madde yığını da olay ufkuna yaklaştıkça yüzlerce güneşin yaratacağı ısıya denk bir ısıyla parlamaya başlar. İşte EHT’nin yakaladığı görüntü bu ışıktan ve kara deliğin şeklinden başka bir şey değildi.

Bu görüntüyü oluşturmak ve bu kadar veriyi analiz etmek zorlukları olan bir görevdi. Uzak galaksilerdeki kara deliklerle alakalı çalışmalarda bulunan bir astronom olarak bu galaksilerdeki bırakın merkezdeki kara deliği görmeyi, tek tek yıldızları görüntülemeyi bile başaramamaktayım.

EHT ekibi yakınımızda bulunan ikisinin de büyük eliptik galaksilerde, M87’de ve Samanyolu Galaksisi’nin merkezi olan Sagittarius A’da, bulunan iki yüksek kütleli kara deliği incelemeye karar kıldılar.

Bu işin ne kadar zor olduğunu anlamak için, Samanyolu’nun kara deliğinin 4.1 milyon Güneş kütlesi ve 60 milyon kilometre çapında olmasına rağmen, Dünya’ya olan uzaklığının 250.614.750.218.665.396 kilometre olduğunu hatırlatalım. Bu Londra’dan New York’a 45 trilyon kere gitmekle eş değerdir. EHT ekibindekilerin belirttiği gibi, bu olay, New York’tayken Los Angeles’taki bir golf topundaki çukurları saymaya çalışmak veya ayda bir portakal görmeye benziyor.

Bu kadar fazla uzak bir şeyi fotoğraflamak için ekibin Dünya’nın kendisi kadar büyük bir teleskopa ihtiyacı vardı. Böyle bir devasa makinenin yokluğunda, EHT ekibi dünyanın dört bir yanından teleskopları birbirine bağladı ve verilerini birleştirdi. Böyle bir mesafede doğru bir görüntü yakalamak için teleskopların sabit olması ve okumalarının tamamen senkronize olması gerekiyordu.

Bu zorlu işi başarmak için, ekip, atom saatlerini o kadar doğru kullandı ki yüz milyon yılda sadece bir saniye kaybediliyordu. Toplanan 5 bin terabayt veri o kadar büyüktü ki, yüzlerce sabit diskte depolanması ve fiziksel olarak bir süper bilgisayara aktarılması gerekiyordu, bu da verideki zaman farklılıklarını düzeltti ve elimizdeki görüntüyü oluşturdu.

GENEL GÖRELİLİK HAKLI ÇIKTI

Bir heyecan duygusuyla, ilk defa M87 merkezinden kara deliğin görüntüsünü gösteren canlı akışı izledim.

Buradan öğreneceğimiz en önemli ilk yön, Einstein’ın haklı olmasıdır. Yeniden. Genel Görelilik Teorisi, son birkaç yılda evrenin en zorlu koşullarında iki ciddi sınavdan geçti. Burada, Einstein’ın teorisi M87’deki gözlemleri kesin bir doğrulukla öngördü ve anlaşıldığı gibi mekanın, zamanın ve yer çekiminin doğasını doğru açıkladı.

Kara deliğin merkezi etrafındaki madde hızlarının ölçümü, ışık hızına yakın olmakla tutarlıdır. EHT’de görevli bilim insanları elde ettikleri görüntüden M87 kara deliğinin Güneş kütlesinin 6.5 milyar katı ve 40 milyar kilometre çapında olduğunu belirledi; bu, Neptün’ün güneş çevresindeki 200 yıllık yörüngesinden daha geniştir.

Işık çıkışındaki hızlı değişiklik nedeniyle Samanyolu’nun kara deliğinden bu sefer tam olarak doğru görüntü elde etmek çok zordu. Umarım, bu büyüleyici nesnelerin daha net görüntülerini elde etmek için yakında EHT dizisine daha fazla teleskop eklenecektir. Yakın gelecekte, kendi galaksimizin karanlık kalbine bakabileceğimize şüphem yok.

theconversation.com’dan çeviren Onur MERCAN

Kara deliği görüntüleyen algoritmayı geliştiren Katie Bouman kimdir?

Bilim insanları, ilk kez bir kara deliğin fotoğrafını yayımladı