Ana sayfa Bilim Astronomi Samanyolu’nun merkezindeki karadeliğe ait ilk fotoğraf nasıl görünecek?

Samanyolu’nun merkezindeki karadeliğe ait ilk fotoğraf nasıl görünecek?

[Jean Pierre-Luminet]
Okuma süresi: 3 dakika

Astronomlar Nisan 2017’de en heyecan verici küresel projeler birini gerçekleştirmiş ve yeryüzünün farklı noktalarındaki teleskopları kullanarak Sagittarius A*’nın görünür ışık altındaki fotoğrafını yakalamaya çalışmıştı. Elde edilen verilerin işlenmesi beklenenden biraz daha uzun sürse de, yakın zamanda elimize bir karadeliğe ait ilk fotoğrafın geçmesini bekliyoruz. Doğrusunu söylemek gerekirse, “olay ufku” fotoğrafı.

Karadeliklerin çekim gücü o kadar yüksek ki X-ışınları, kızılötesi, görünür ışık ve radyo dalgaları bile bu kuvvetten kaçamıyor. Haliyle karadelikler teknik olarak kendilerini görünmez kılıyor. Geri dönüşün olmadığı nokta “olay ufku” olarak adlandırılıyor. Evren’de en düşmek istemeyeceğiniz yeri temsil eden olay ufku, Olay Ufku Teleskobu (EHT) ile görmeyi başaracağımız yeri temsil edecek.

EHT projesinin ortaya çıkmasından uzun yıllar önce, Jean-Pierre Luminet adlı astronom bir olay ufkunun neye benzeyebileceğine dair bizlere ilk ipucunu sunan kişi olmuştu. Luminet, gözlemlere değil tamamen matematiğe dayanan araştırmasında 1960’lı yıllara ait bir IBM 7040 kullanmıştı.

IBM 7040 ile ilgili görsel sonucu
IBM 7040 (sağda).

Science Alert’a açıklama yapan Luminet şu ifadeleri kullanıyor:

“O zamanlar karadelikler çok egzotik bir konuydu, birçok astronom varlıklarına bile inanmıyordu… Karadeliklerin tuhaf fiziğini keşfetmek ve varlıklarına dair dolaylı izler bulmamızı sağlayacak spesifik mekanizmalar öne sürmek istiyordum. Adımdan çıkan bir söz oyunu ile parlak olmayan (non-luminous) yıldızın bir gözlem olayını tetikleme fikri hoşuma gitmişti.”

Luminet, delikli kağıt ile işlediği verileri mürekkep kalem ile tek tek işledi ve ortaya yukarıda yer alan görüntüyü çıkardı. İnsan eli ile bir yazıcıda işlenmiş gibi hazırlanan görüntü, çok yakından bakıldığında bir karadeliğin nasıl belireceğine dair izlenim veriyor. Düz olmamasının sebebi, karadeliğin olağanüstü çekim kuvveti ile etrafındaki ışığı bükmesinden kaynaklanıyor.

“Yıldızlararası” filmindeki karadelik görüntüsü neye dayanıyor?

Luminet, geçtiğimiz yıl yayımladığı makalesinde, “Yerçekim alanı karadelik etrafındaki ışıkları o denli büküyor ki (materyal) diskin arka kısmı ortaya çıkıyor… Işığın bükülmesi aynı zamanda materyal diskinin diğer tarafını görmemizi sağlayan ikinci bir görüntü oluşturuyor. Bu görüntü karadeliğin gözlemciden zıt tarafta kalan yüzünde beliriyor” ifadesini kullandı.

Luminet, tabii ki karadeliklerin nasıl göründüğü düşüncesine kapılan ilk isim değildi. Onun “ilk olan” araştırmasını izleyen yıllarda birçok kişi kendi karadelik tasvirleriyle ortaya çıktı. En göz alıcı ve akılda kalan örnek ise 2014 yapımı “Yıldızlararası” (Interstellar) filmindeki karadelik oldu.

Christopher Nolan’ın filmindeki karadelik görüntüsü, filmin genelinde yer alan tüm detaylar gibi son derece titiz bilimsel verilere dayandırıldı. Luminet’in on yıllar önceki çalışmasından yola çıkan karadelik, California Teknoloji Enstitüsü’nden (Caltech) fizikçi Kip Thorne’un danışmanlığı ile hazırlandı.

gargantua interstellar black hole
Yıldızlararası filmindeki karadelik. [Paramount Pictures]

Haliyle beyaz perdeye aktarmak için bilimsel açıklamaların sunduğundan basitleştirilmiş, göz alıcı olmasına dikkat edilen bir karadelik hazırlandı. Ancak Luminet ve Thorne’a sorarsanız, bir karadelik çok daha farklı görünüyor.

Filmde yerçekimi alanının etkisi ile oluşan birincil ve ikincil görüntüler yer alıyor. Ancak Luminet’in hazırladığı görüntünün aksine materyal diskinin parlaklığı aynı.

Luminet makalasinde, “(Filmde) beliren güçlü parlaklığın güçlü bir asimetrisi mevcut… Bu karadeliğin ana imzası: Işık hızına yakın dönen materyal diskinin iç kısımlarını gösterebilecek ve çok güçlü bir Doppler etkisi yaratabilecek tek yıldızsal nesne.”

Luminet, Yıldızlararası filminde yer alan bilimsel uygulamalar hakkında 15 sayfalık bir makale yayımlarken, Thorne’un filme yönelik bir kitabı mevcut.

gargantua concept kip thorne
Thorne ve meslektaşlarının hazırladığı karadelik simülasyonu. [James et al./Classical and Quantum Gravity]

Bilimin en yeni verileri ne diyor?

2016’ın en büyük keşfi, Einstein’ın Görelilik Teoremi’ne dayanan kütleçekim dalgalarının tespit edilmesi ve doğrulanması olmuştu. LIGO gözlemevi tarafından yapılan keşif, iki karadeliğin çarpışması (birleşmesi de denebilir) ile ortaya çıkan kütleçekim dalgalarının tespit edilmesiyle gerçekleşmişti.

Araştırmada yer alan Fransa Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden astrofizikçi Alain Riazuelo, 2016’da bir karadeliğe ait ilk simülasyonu hazırlayan kişi olmuştu:

Gaz ve toz örtüsü tarafından çıplak bırakılan karadelik, çekim kuvveti ile arkasındaki uzay-zamanı büküyor; eğer bir karadeliğe çok yakından bakma şansımız olsaydı biz de çekim kuvvetinin etkisiyle dönüyor olacaktık. Bu yüzden karadelik yıldızlarla bezenmiş uzayda ilerliyormuş gibi belirecekti.

İki karadeliğin çarpışmasına ait animasyonu gösteren LIGO videosunda ise her iki karadeliğin arkalarında beliren diğer deliğe ait de muz şeklinde küçük ikincil görüntüleri mevcut.

Karşımıza nasıl bir görüntü çıkacak?

EHT ile Sagittarius A*’ya ait ilk görüntünün nasıl olacağı merak konusu. Muhtemelen sadece birkaç bulanık pikselden oluşan bir görüntü elde edebiliriz. Bilim insanları görüntünün belirgin bir şekil göstermekten uzak kalması halinde araştırmaya daha çok teleskop ekleyerek devam etmeyi planlıyor.

Saggittarius A*’nın bir materyal diski olduğuna ait veriler ele alındığında, Luminet’in çalışmasına benzeyen bir görüntü ortaya çıkabilir. 1960’ların teknolojisi ile bir karadeliğin görüntüsüne ait ilk çalışmayı EHT görüntüsü ile karşılaştırmak kesinlikle en heyecan verici kısım olacak. Luminet de bu konudaki heyecanını saklamıyor:

“Materyal diskinin fotoğrafını görmek için sabırsızlanıyorum!”

Ben de 🙂