Gökadamızın tam merkezinde bulunan büyük kütleli nesnenin görüntüsü uzun süredir merak ediliyor. Bilim insanları Samanyolu’nun merkezinde çok büyük kütleli, görünmeyen ve yoğun bir nesnenin etrafında dolanan yıldızları daha önce tespit etmişti. Sonuçlar bu nesnenin — Yay A* (Sgr A*) olarak bilinir — bir kara delik olduğunu gösterirken, bugün yayımlanan görüntüler de onun doğrudan ilk kanıtlarıdır.
Kara deliğin kendisini tümüyle karanlık olduğu için göremesek de etrafında parıldayan gaz maddesi durumu açığa çıkaran sinyalleri sağlıyor: halka benzeri bir yapı ile çevrelenmiş merkezi bir karanlık bölge (gölge adı veriliyor). Yeni görüntüler Güneş’imizden dört milyon kez daha büyük kütleye sahip kara deliğin güçlü çekim etkisiyle bükülen ışığı yakalıyor.
“Halkanın boyutlarının Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tahminleri ile uyum içinde olduğunu görünce şaşkına döndük,” diyor EHT Proje Bilimcisi, Taipei, Sinica Akademisi, Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nden Geoffrey Bower. “Bu eşsiz gözlemler gökadamızın tam ortasında neler olduğunu anlamamıza yardımcı olarak bu dev kara deliklerin çevresi ile etkileşimleri hakkında yeni bakış açıları edinmemizi sağlıyor.” EHT ekibinin bulguları bugün The Astrophysical Journal Letters adlı derginin özel sayısında yayımlandı.
Kara delik Dünya’dan yaklaşık 27 000 ışık yılı uzaklıkta bulunduğu için, gökyüzündeki boyutları bize Ay üzerinde bulunan bir çörekle aynı görünmektedir. Onu görüntülemek için ekip dünya genelindeki sekiz radyo gözlemevini birbirine bağlayarak “Dünya-boyutlarında” tek bir sanal teleskop olan güçlü EHT’yi oluşturdu [1]. EHT ile Sgr A* 2017 yılındaki farklı günlerde defalarca gözlendi.
Diğer tesislere ek olarak EHT radyo gözlemevleri ağında, Şili’deki Atacama Çölü’nde bulunan ve Avrupa’daki üye ülkeleri adına ESO tarafından ortak işletim ve kullanıma açık Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA) ile Atacama Öncü Deney Teleskobu (APEX) da bulunmaktadır. Avrupa EHT gözlemlerine diğer radyo gözlemevleri — İspanya’daki IRAM 30-metre teleskobu, 2018 yılından bu yana Fransa’daki Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizgesi (NOEMA) — ve EHT verilerini birleştirmek için kullanılan, Almanya’daki Max Planck Radyo Gökbilimi Enstitüsü’nde bulunan süper bilgisayar ile destek vermektedir. Dahası, Avrupa EHT iş birliği projesine Avrupa Araştırma Konseyi desteği ve Almanya’daki Max Planck Derneği ile finansal destek sağlamaktadır.
“ESO’nun özellikle Sgr A* gibi kara deliklerin gizemlerini ortaya çıkarmada uzun yıllardır oynadığı rol oldukça heyecan verici,” diye yorumluyor ESO Genel Müdürü Xavier Barcons. “ESO EHT gözlemlerine sadece ALMA ve APEX tesisleriyle katkı sunmadı, aynı zamanda Şili’deki diğer gözlemevleri de Gökada merkezinin önceki önemli gözlemlerinde önemli rol oynadı.” [2]
EHT başarısı iş birliğinin 2019 yılında, daha uzak Messier 87 gökadasının merkezinde bulunan, M87* adlı kara deliğin ilk görüntüsünü paylaşmasının ardından geldi.
Kendi gökadamızdaki kara delik M87*’den bin kez daha küçük ve daha hafif olsa da iki kara delik önemli biçimde benzer görünüyor [3]. “Elimizde tamamen farklı iki gökada türü ve iki çok farklı kara delik kütlesi olsa da bu kara deliklerin sınırlarına geldiğimizde şaşırtıcı oranda benzer görünüyorlar,” diyor Hollanda, Amsterdam Üniversitesi’nden teorik astrofizik profesörü ve EHT Bilim Konseyi Eş-Başkanı Sera Markoff. “Bu bize Genel Göreliliğin bu nesneleri sıkıca kontrol ettiğini söylüyor ve daha uzakta göreceğimiz herhangi bir farklılık kara delikleri çevreleyen madde kaynaklı olmalı.”
Sgr A* bize çok daha yakında olsa da süreç M87*’ye göre oldukça zorlayıcıydı. ABD, Arizona Üniversitesi, Astronomi Bölümü ve Veri Bilimi Enstitüsü üyesi, EHT bilimcisi Chi-kwan (‘CK’) Chan şöyle açıklıyor: “Sgr A* ve M87* kara deliklerinin etrafındaki gaz aynı hızlarda hareket ediyor — ışık hızına yakın hızda. Ancak daha büyük M87*’de gazın bir turu günler ile haftalar alırken, çok daha küçük olan Sgr A*’da yalnızca dakikalar sürüyor. Bunun anlamı Sgr A* etrafındaki gazın parlaklığı ve düzeni EHT iş birliği gözlem yaptığı sırada hızlıca değişiyor demek — küçük bir köpeğin fotoğrafını çekmeye çalışırken sürekli kuyruğunu sallayarak hareket etmesine benzer şekilde.”
Sgr A* etrafındaki gazın hareketini anlamak için araştırmacılar özelleştirilmiş yeni araçlar geliştirmek zorunda kaldı. M87* daha kolay ve daha sabit olduğundan, alınan tüm görüntüler aynı görünüyordu, ancak Sgr A*’da durum öyle değil. Sgr A* kara deliğinin görüntüsü ekibin topladığı farklı görüntülerin bir ortalaması olup, ilk kez gökadamızın merkezinde gizlenen dev ortaya çıkarılmış oldu.
Çalışma EHT iş birliğini meydana getiren dünya genelindeki 80 merkezden 300’ün üzerindeki araştırmacının gayreti ile mümkün olmuştur. Sgr A*’yı görüntüleme zorluğunun üstesinden gelmek için karmaşık araçlar geliştirmenin yanı sıra, ekip alınan verilerin birleştirilmesi ve analizi için süper bilgisayarları beş yıl boyunca yoğun bir şekilde kullanmak durumunda kaldı ve bu sırada bilgisayar üretimi benzersiz bir kara delik kütüphanesini gözlemlerle karşılaştırdı.
Bilim insanları sonunda farklı boyutlardaki iki kara deliğin görüntüsüne sahip oldukları için oldukça heyecanlılar, bu sayede kıyas ve karşılaştırma imkânı bulmuş oldular. Bunun yanı sıra süper kütleli kara deliklerin etrafındaki gazın nasıl davrandığına dair teori ve modelleri test etmek için yeni verileri kullanmaya başladılar. Bu süreç henüz tümüyle anlaşılır olmasa da gökadaların oluşumu ve evrimini şekillendirmede anahtar rol oynadığı düşünülüyor.
“Şimdi bu önemli sürecin nasıl çalıştığına dair değerli yeni ipuçlarını elde etmek için iki süper kütleli kara delik arasındaki farklılıklar üzerinde çalışabiliriz,” diyor Taipei, Sinica Akademisi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü’nden EHT bilimcisi Keiichi Asada. “İki kara deliğe dair görüntülerimiz var — biri Evrendeki süper kütleli kara deliklerin küçük diğeri ise büyük örneği — bu sayede kütle çekiminin bu uç ortamlarda nasıl davrandığını test etmek için hiç olmadığı kadar imkânımız var.”
EHT’nin ilerleyişi devam ediyor: Mart 2022’deki büyük gözlem kampanyasına daha fazla teleskop dahil ediliyor. EHT ağının devam eden genişlemesi ve önemli teknolojik gelişmeler sayesinde yakın gelecekte bilim insanları kara deliklere dair daha etkileyici görüntü ve videolar paylaşabilecek.
Notlar
[1] Gözlemler başladığında Nisan 2017’de EHT’ye dahil olan teleskoplar: Atacama Büyük Milimetre/milimetre-altı Dizgesi (ALMA), APEX, IRAM 30-metrelik Teleskop, JCMT, LMT, SMA, SMT, SPT. O zamandan bugüne, EHT’ye GLT, NOEMA ve Arizona Üniversitesi 12-metrelik teleskobu da dahil olmuştur.
GLT Greenland Teleskobu ASIAA ve Smithsonian Astrofizik Gözlemevi (SAO) tarafından işletilmektedir. GLT ALMA-Tayvan projesinin bir parçası olup, kısmen Sinica Akademisi ve MOST tarafından desteklenmektedir. NOEMA IRAM tarafından, UARizona 12-metrelik teleskop ise Arizona Üniversitesi tarafından işletilmektedir.
[2] Bu yeni görüntünün yorumlanması için gereken güçlü temel Sgr A* için daha önce yapılan çalışmalarla sağlanmıştır. Gökbilimciler 1970’lerden beri Samanyolu’nun merkezinde Yay takımyıldızı doğrultusunda bulunan parlak ve yoğun radyo kaynağını biliyordu. Gökada merkezine yakın çoğu yıldızın yörüngeleri Reinhard Genzel (MPI Yer Ötesi Fiziği, Almanya) ve Andrea M. Ghez (UCLA Fizik ve Astronomi Bölümü) liderliğindeki bir ekip tarafından 30 yıldan uzun süredir ölçülerek, bu kütle ve yoğunluktaki bir nesne için en olası açıklamanın süper kütleli bir kara delik olduğu sonucuna vardılar. ESO tesisleri (Çok Büyük Teleskop ve VLT Girişimölçeri) ve Keck Gözlemevi bu çalışmada kullanılmış olup, 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü paylaşmışlardır.
[3] Kütlenin boyutla ölçeklendiğini bildiğimiz nesneler sadece kara deliklerdir. Biri diğerinden bin kat daha küçük bir gökada aynı zamanda bin kat daha küçük kütlelidir.
Daha fazla bilgi
Bu araştırma The Astrophysical Journal Letters adlı dergide yayımlanmak üzere altı makale olarak sunulmuştur.
EHT iş birliğinde Afrika, Asya, Avrupa, Kuzey ve Güney Amerika’dan 300’den fazla araştırmacı yer almaktadır. Uluslararası iş birliği Dünya-boyutlarında yapay bir teleskop meydana getirerek şimdiye kadarki en ayrıntılı kara delik görüntülerini elde etmek üzerine çalışıyor. Hatırı sayılır uluslararası yatırımla desteklenen EHT var olan teleskopları yeni sistemler kullanarak birbirine bağlamakta ve temelde yeni bir aygıt oluşturmaktadır, bu sayede şimdiye kadar ulaşılabilen en yüksek açısal çözünürlüğü (görüntü netliği) sağlamaktadır.
EHT konsorsiyumunda 13 enstitü ve kurum yer almaktadır; Sinica Akademisi Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü, Arizona Üniversitesi, Chicago Üniversitesi, Doğu Asya Gözlemevi, Frankfurt Goethe Üniversitesi, MIT Haystack Gözlemevi, Japon Ulusal Gökbilim Gözlemevi, Radyo-astronomi Milimetre Enstitüsü, Büyük Milimetre Teleskopu, Max Planck Radyo Gökbilim Enstitüsü, Perimeter Teorik Fizik Enstitüsü, Radboud Üniversitesi ve Smithsonian Astrofizik Gözlemevi.
Atacama Büyük Milimetre/Milimetre-altı Dizgesi (ALMA) uluslar-arası bir gökbilim tesisidir ve Şili Cumhuriyeti ile iş birliğinde bir ESO, ABD Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Japonya Doğa Bilimleri Ulusal Enstitüleri (NINS) ortaklığıdır. ALMA Avrupa'da Üye Ülkeler adına ESO tarafından, NSF ile Kanada Ulusal Araştırma Vakfı (NRC) tarafından, Tayvan Ulusal Bilim Konseyi (NSC) ve Tayvan Sinica Akademisi (AS) tarafından, NINS ve Kore Gökbilim ve Uzay Bilimleri Enstitüsü (KASI) iş birliği ile finanse edilmektedir. ALMA'nın yapımı ve işletilmesi Avrupa kısmında Üye Ülkeler adına ESO tarafından, Kuzey Amerika kısmında Üniversiteler Birliği Kuruluşu (AUI) tarafından yönetilen Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi (NRAO) tarafından, Doğu Asya kısmında Japonya Ulusal Gökbilim Gözlemevi (NAOJ) tarafından yürütülmektedir. Birleşik ALMA Gözlemevi (JAO), birleştirilmiş liderliği ve ALMA'nın oluşturulması, idaresi ve işletilmesinin yönetimini sağlamaktadır.
APEX 12 metre çapında, kırmızı-ötesi ışık ve radyo dalgaları arasında kalan milimetre ve milimetre-altı dalga boylarında gözlem yapan bir teleskoptur. ESO APEX’i 5100 metre yükseltide yeryüzündeki en yüksek gözlem yerleşkelerinden biri olan Şili’nin Atacama bölgesindeki Chajnantor platosunda işletmektedir. APEX Max Planck Radyo Gökbilimi Enstitüsü (MPIfR), Onsala Uzay Gözlemevi (OSO, ) ve ESO arasındaki bir iş birliği projesidir.
Avrupa Güney Gözlemevi (ESO) dünya genelindeki bilim insanlarına, tümünün faydasına olacak şekilde, Evren’in gizemlerini keşfetme fırsatı sunmaktadır. Araştırmacıların heyecan verici sorulara yanıt aradıkları ve gökbilimine olan merakı yaygınlaştırdığı, yer konuşlu birinci sınıf gözlemevlerini tasarlayıp, inşasını ve işletilmesini gerçekleştirerek gökbilimde küresel iş birliğini destekliyoruz. 1962 yılında hükümetler-arası bir kurum olarak kurulan ESO, bugün 16 Üye Ülke (Avusturya, Belçika, Çekya, Danimarka, Fransa, Finlandiya, Almanya, İrlanda, İtalya, Hollanda, Polonya, Portekiz, İspanya, İsveç, İsviçre ve Birleşik Krallık), ev sahibi olarak Şili ve Stratejik Ortak olarak Avustralya tarafından desteklenmektedir. ESO’nun genel merkezi ile ziyaretçi merkezi ve ESO Süpernova planetaryumu Almanya’daki Münih yakınlarında yer alırken, gökyüzünü gözlemek için eşsiz koşullara sahip olan Şili’deki Atacama Çölü teleskoplara ev sahipliği yapmaktadır. ESO üç farklı gözlem yerleşkesi işletmektedir: La Silla, Paranal ve Chajnantor. ESO Paranal’da Çok Büyük Teleskop ve onun Girişimölçerini, ek olarak iki tarama teleskobu olan, kırmızı-ötesinde çalışan VISTA ile görünür ışıktaki VLT Tarama Teleskobu’nu işletmektedir. Yine Paranal’da ESO dünyanın en büyük ve en duyarlı gama-ışın gözlemevi olan Cherenkov Teleskop Dizgesi Güney’e ev sahipliği yapacak ve işletecektir. Uluslararası ortakları ile ESO Chajnantor’da gökyüzünü milimetre ve milimetre-altı aralığında gözleyen iki tesis olan APEX ve ALMA’yı işletmektedir. Paranal yakınlarındaki Cerro Armazones’te “dünyanın gökyüzünü izleyen en büyük gözü” olacak ESO’nun Aşırı Büyük Teleskobu’nu inşa ediyoruz. Şili Santiago’daki ofislerimizden ülkedeki operasyonlarımızı destekleyerek Şili toplumunu ve ortaklarımızı ilgili süreçlere dahil ediyoruz.
ESO Basın Bültenlerinin çevirileri ESO Bilim Toplum Ağı’nda (ESON) bulunan ESO üyesi ve diğer ülkelerdeki bilim toplum uzmanları ve bilim iletişimcileri tarafından gerçekleştirilmektedir. ESON Türkiye çeviri ekibinde Orta Doğu Teknik Üniversitesi (Ankara) ve Çağ Üniversitesi – Uzay Gözlem ve Araştırma Merkezi’nden (Mersin) uzman kişiler yer almaktadır.