Samanyolu galaksisinin merkezine yakin yıldızların bir “şey”in cevresinde döndüğü biliniyordu. En sonunda o “şey”in bir karadelik olduğu kanıtlandı. Olay Ufku Teleskobu projesi ise bize ilk kez galaksimizin merkezindeki bu karadeliğe bakma fırsatı verdi. Daha önce bir karadelik görüntülenmişti ama bu kez kendi mahallemizdeyiz!
Galaksilerin merkezindeki süper kütleli karadelikleri araştıran Olay Ufku Teleskobu projesi, geçen ay kendi galaksimizin merkezindeki süper kütleli karadeliğin görüntüsünü yayınlayarak bizlere, bizden bir fotoğraf sundu. “Bizden bir fotograf” diyorum, çünkü Samanyolu galaksisi bizim mahallemiz ve mahallemizi iyice tanımak isteriz. Özellikle ortasındaki dev yapıyı bilmek, onu görüntülemek en heyecan verici çalışmalardan biri olmalı.
2019’da geniş kapsamlı bir basın konferansı ile M87 adlı büyük bir galaksinin merkezindeki süper kütleli karadeliğin görüntüsü dünyaya sunulmuştu. Bu görüntü ile ilgili yazıyı Atlas’ın Mayıs 2019 sayısında yazmıştım. O zaman “bir sonraki görüntü galaksimiz Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli karadeliğinki olacak” diyorlardı. Bu karadeliğe Sagittarius A* ya da kısaca Sgr A* ismi verilir.
Belki de projenin ilk amaçlarından biri Samanyolu’nun merkezindeki bu karadeliği görüntülemekti. Ama daha büyük ve daha parlak bir galaksinin merkezindeki karadelikten daha iyi sinyal alınabileceği için ilk önce M87 galaksisi tercih edilmiş, böylece proje daha iyi bir sonuçla dünyanın karşısına çıkmıştı.
Nihayet Sgr A*’ın da görüntüsü yayınladı ve iki karadelik fotoğrafının birbirine büyük ölçüde benzediği ortaya çıktı. Tabii M87 bize 53 milyon ışık yılı uzaklıktayken, Sgr A* bize sadece 27 bin ışık yılı uzaklıkta. M87’nin merkezindeki süper kütleli karadelik 6 milyar Güneş kütlesindeyken Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli karadelik sadece 4 milyon Güneş kütlesinde. Boyut olarak da Sgr A* neredeyse 1000 kat daha küçük. Basın konferansında verilen karşılaştırma örneği de çok çarpıcıydı: Sgr A* bir simit boyutunda ise, M87 karadeliği Münih stadyumu büyüklüğünde!
Yıldızlar Etrafında Dönüyor
Samanyolu’daki bu karadeliği görüntülemek çok daha zordu. Şöyle söyleyeyim: Samanyolu galaksisi tabak gibi bir yapıda olduğundan ortada yoğun bir merkez ve dışa doğru incelen bir disk var. Ayrıca spiral bir galaksi olduğundan dolayı dışa doğru spiral kolları bulunuyor. Biz de bunlardan Orion Kolu’nun dışına doğru bir noktada bulunuyoruz. Aslında merkeze bayağı uzağız, galaksinin köyündeyiz.
Dolayısıyla bulunduğumuz bölgeden merkeze doğru bakmak istediğimizde yoğun bir gaz ve toz birikintisi ile karşılaşıyoruz. Optik teleskoplarla normalde tozun ötesini göremezsiniz, aynen bizim tozlu bir yoldan yolun ötesini göremememiz gibi. Ama ne kadar tozlu olursa olsun radyo dalgaları tozdan geçtiği için radyomuzdaki müziği dinlemeye devam ederiz. Aynı şekilde merkeze doğru bakmak için günümüzde de optik yerine kızılötesi, milimetre ya da radyo teleskobu gibi gözlem araçları kullanılıyor. Özellikle radyo bölgede çok güçlü sinyaller alındığından dolayı Sgr A*, yıllar boyu detaylı araştırmalar için çekici bir yer haline gelmişti.
Çok uzun yıllar boyunca bu bölgede bulunan yıldızların yörüngeleri gözlemlendi. Galaksinin herhangi bir yerindeki bir yıldızı gözlemlediğimizde, genellikle galaksi merkezinden uzakta olduğu için, galaksi etrafındaki gerçek dönüş hareketini fark edemeyiz; fark edilebilir bir etkiyi görmek çok çok uzun yıllar sürer. Galaksimizin kendi ekseni etrafında tam dönüşünü yaklaşık 250 milyon yılda tamamladığını söylersek ne kadar uzun bir süreden söz ettiğimizi anlayabiliriz. Galaksi merkezine yakın yıldızları incelediğimizde ise bu yıldızların bir “şey”in çevresinde döndüğünü, ortalama insan ömrü içinde fark edebiliyoruz.
Bu bölgedeki o görünmez “şey”in çevresinde birçok yıldız dolanıyor. 20 yıldır sürekli bölgeyi gözleyen astronomlar, dönüş süresi 16,1 yıl olan S2 adlı yıldızın tam dolanımını yakaladı ve bu görünmeyen “şey”in bir süper kütleli karadelik olduğunu kanıtladı. Hatta Reinhard Genzel ve Andrea Ghez, birbirlerinden bağımsız olarak bu bölgedeki yıldızları tek tek gözlemleyerek yaptıkları çalışmalarla 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandılar.
Karadeliğin Kaşifi
Samanyolunun merkezindeki süper kütleli kara deliğin varlığı ilk olarak 1931 yılında Karl Jansky tarafından, o bölgeden gelen yoğun bir radyo ışıması sayesinde keşfedilmişti. Ancak o dönemde bunun bir karadelik olabileceği düşünülmüyordu, sinyalin tek bir cisim yerine birkaç yıldızımsı cisimden geldiği üzerinde duruluyordu. Hatta Sgr A isminin yanında da bir yildiz (*) var.
Yeni görüntünün farkı ne?
Karadelikler çok büyük bir kütlenin çok küçük bir hacme sıkıştığı bir fizik fenomeni olarak karşımıza çıkıyor. Einstein’ın 1915’de ürettiği alan denklemlerinden beri çok ilerlemiş durumdayız ve bu tür cisimlerin çevresindeki materyalin nasıl davranacağının ve sonunda nasıl bir şekle sahip olabileceğinin simülasyonunu yapabiliyoruz. Elde edilen görüntülerin teoride beklenen görüntülerle benzerlik göstermesi de bu alandaki başarısıyı gösteriyor.
Olay Ufku Teleskopu projesinde yine Dünya’nın birbirine çok uzak bölgelerindeki sekiz ayrı milimetre teleskobu kullanıldı. Bunlar Güney kutbundan Grönland’a, Şili’den Hawaii’ye, İspanya’dan Meksika’ya kadar coğrafyalara dağılmış bu teleskoplarla atom saati kullanılarak aynı anda, aynı yere bakmaları sağlandı. Bu farklı bölgelerde hava durumunun aynı anda iyi olmasını beklemek hiç kolay değildi, onun için şanslı günleri de beklemek gerekti. İnterferometri adı verilen bu yöntemle teleskoplardan toplam 6000 terabytelık veri elde edildi. Correlator adı verilen bir süper bilgisayar ile bu veriler birleştirildi ve nihayet bu gördüğümüz neredeyse 40 kilobytelık sarı-kırmızı simit benzeri bir fotoğraf ortaya çıktı. Aslında bu görüntüye sebep olan veriler 2017’de alınmış ama dünyaya yeni duyuruldu.
Sgr A*’ın görüntüsünün de M87 karadeliğinin görüntüsü gibi bulanık olması sosyal medyada bir nevi “hayal kırıklığı” yaratsa da bulanıklığın sebebi yine interferometri yöntemi kullanılması. Dünya’nın her bölgesine birçok milimetre teleskobu koyup bu gözlemi tekrarlamadıktan sonra bu hassasiyet sağlanamayacak. Bu da yeni teleskop projeleri için yeni yeni fonlar bulunması anlamına geliyor. Şunu da söylemek gerekir ki, Olay Ufku Teleskopu Projesi aslında kendi başına bir teleskop projesi değil. Bu proje için kullanılan bütün teleskoplar çok önce inşa edilmişti ve zaten kendi projelerini gözlemliyorlardı. Sadece bütün bölgelerde havanın iyi gittiği zamanlarda teleskoplar bu projeye yöneltilebiliyor. Yani yeni teleskoplar yapılsın dememin sebebi sadece daha net karadelik fotoğrafı çekmek değil. Öte yandan çözünürlüğü de sadece bu teleskoplar devam ettiği sürece artıramayız. Zaten kuzey kutbundan güney kutbundaki teleskoba kadar 10700 km taban uzaklığı var. Bundan daha ötesini Dünya içinde yapamayız. Ama başka bir teleskobu veya teleskopları uzaya veya Ay’a inşa edersek, o zaman çözünürlüğü artırırız. Ama arada büyük boşluklar olacağı için hassasiyet yine düşecektir ve çözünürlük artsa da daha bulanık olacaktır.
Tabii burada tekrar etmek gerekiyor, bu renkli görüntü karadelik değil, karadelik içindeki kara olan bölüm, bu renkli yer Sgr A*’ın çevresindeki dolanan gazın görüntüsü. Tam olarak içeride neler olduğunu bizler yine yeni fizik teorilerinden öğreneceğiz veya astronomiye ciddi fon sağlanıp yeni yeni teleskopların inşasının ardından ipuçları yakalayacağız.
Bu yazı Atlas Dergisi için yazılmıştır, dergi sayfalarını indirmek için pdf’i tıklayınız.
