KARA DELİK BİZİ YUTAR MI?

KARA DELİK BİZİ YUTAR MI?





İnsanlar yüzyıllardır kara delikleri merak ediyor. Biz şimdi onların ne olduğunu öğreneceğiz.


KARA DELİK NEDİR?

Genel görelilik kuramı tarafından varlıkları tahmin edilen karadelikleri diğer gökcisimlerinden ayıran en önemli özellik etraflarında bir olay ufku oluşmasıdır. Karadeliği çevreleyen küresel bir yüzey olan olay ufkunun üzerinde kurtulma hızı ışık hızına eşittir. Olay ufkunun içinde ise kurtulma hızı ışık hızından daha büyüktür. Görelilik kuramına göre, kütleli ya da kütlesiz herhangi bir cismin ışıktan daha hızlı hareket etmesi mümkün olmadığı için bir kez olay ufkunu geçip karadeliğe düşen herhangi bir cisim bir daha karadeliğin çekiminden kurtulup dışarıya çıkamaz. Dolayısıyla bir karadelik kendi ışığı ile doğrudan gözlemlenemez. Fakat bu bir karadeliğin özellikleri hakkında hiçbir bilgi edinemeyeceğimiz anlamına da gelmiyor. Karadeliğin olay ufkunun dışında kalan yerlerde sebep olduğu değişikliklere bakarak kütle, açısal momentum ve elektrik yükü gibi özelliklerini belirlemek mümkün.

Karadelikler hayli basit nesnelerdir. Elektrik yükleri, kütleleri ve açısal momentumları bilindiği zaman tüm özellikleri belirlenebilir. Karadelikler çoğunlukla yüksüz nesnelerin çökmesi ile oluşacağından, karadeliğin toplam elektrik yükünün sıfır olması beklenir. Dolayısıyla elektriksel olarak yüksüz bir karadeliği kütlesi ve açısal momentum büyüklüğü tanımlar. Çok sayıda parçacık içeren sistemlerin, örneğin yıldızların ve gezegenlerin fiziksel durumunu ifade etmenin hatta belirlemenin zorluğu ile karşılaştırıldığında karadeliklerin tüm fiziksel özelliklerinin sadece üç sayı bilinerek hesaplanabilmesi fizikçi J. A. Wheeler tarafından “karadeliklerin saçı yoktur” biçiminde ifade edilmiştir. Olay ufku kusursuz bir küresel yüzey olduğu için bu ifade gayet uygundur. Karadeliklerin, özelliklerinin birkaç sayı ile ifade edilebilmesi bakımdan, temel parçacıklara benzediği de söylenebilir.

Peki birazda kara deliğin fotoğrafının nasıl çekildiğini öğrenmeye ne dersiniz?

KARA DELİĞİN FOTOĞRAFI NASIL ÇEKİLDİ?

İki yüzün üzerinde araştırmacının yer aldığı uluslararası bir araştırma grubu, ilk kez bir karadeliği doğrudan görüntülemeyi başardı. Karadelik, Dünya’ya yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 ya da kısaca M87 olarak adlandırılan bir gökadanın merkezinde yer alıyor. Gökadanın ismi dolayısıyla M87* olarak adlandırılan karadeliğin görüntüsünü elde etmek için dört ayrı kıtadaki sekiz ayrı radyo teleskobun (radyo dalgalarına duyarlı teleskop) topladığı veriler bir araya getirilerek analiz edildi. Üretilen dört ayrı görüntüde de karadelik bir ışık halkası tarafından çevrelenmiş karanlık bir bölge olarak görülüyor.

Karadeliklerin varlığı genel görelilik kuramı tarafından tahmin edilmişti. Karadelikleri diğer gökcisimlerinden ayıran en önemli özellik, etraflarında bir olay ufku olmasıdır. Bir kez olay ufkunu geçerek karadeliğin içine düşen bir cismin bir daha olay ufkunun dışına çıkması mümkün değildir. Çünkü olay ufkunun içindeki kurtulma hızı (bir gökcisminin çekiminden kurtulmak için ulaşılması gereken hız) ışık hızından daha büyüktür. Işık hızından daha hızlı hareket etmek mümkün olmadığı için hiçbir şey bir karadeliğin çekiminden kurtulamaz.

Karadelikler, ışık yaymadıkları için doğrudan gözlemlenemezler. Ancak olay ufkunun dışındaki elektrik yüklü parçacıklar, karadeliğin çekiminin etkisiyle ivmelendiklerinde ışık yayarlar. Dolayısıyla yoğun madde bulutuyla çevrelenmiş bir karadeliğin ışık halesinin ortasında bir gölge gibi görünmesi beklenir.

Bir karadeliği doğrudan görüntülemek çok zordur. Bugüne kadar herhangi bir karadeliği doğrudan görüntülemek mümkün olmamıştı. Yakın zamanlarda sonuçlanan çalışmanın başarıya ulaşmasının nedeniyse tek bir teleskop tarafından toplanan verilerin değil, yeryüzünün farklı bölgelerindeki çok sayıda teleskobun topladığı verilerin kullanılması.

Olay Ufku Teleskobu (EHT) olarak adlandırılan teleskoplar dizisi dört ayrı kıtadaki sekiz radyo teleskoptan oluşuyor. Birbirinden bağımsız biçimde çalışan teleskoplar gökcisimleri tarafından yayılan radyo dalgalarını algılıyorlar. Karadelikler gökyüzündeki diğer radyo dalgası kaynaklarıyla karşılaştırıldıklarında hem çok daha küçük hem de çok daha solgundurlar. Bu yüzden gökbilimciler karadeliği daha net “görebilmek” için karadelik ile Dünya arasındaki bulutların içinden geçebilen kısa boylu radyo dalgalarına odaklanmışlar.

Bir karadeliğin görüntüsünü elde edebilmek için açısal çözünürlüğün de çok yüksek olması gerekiyor. Bir teleskobun açısal çözünürlüğü antenin büyüklüğüyle birlikte artar. Ancak yeryüzündeki hiçbir teleskobun açısal çözünürlüğü bir karadeliği gözlemlemeye yetecek kadar yüksek değildir. Araştırmacıların farklı teleskoplar tarafından yapılan eş zamanlı gözlemlere yönelmesinin nedeni de tam olarak bu. Dört ayrı kıtadaki sekiz ayrı teleskop, eş zamanlı olarak uzayın aynı bölgesine odaklandıklarında, sanki çözünürlüğü Dünya büyüklüğündeki tek bir radyo teleskobun çözünürlüğüne denk bir teleskopmuş gibi çalışabiliyorlar. Böylece bir karadeliği gözlemlemeye yetecek açısal çözünürlüğe ulaşmak mümkün oluyor.

Araştırmacılar M87*’yi gözlemlemeye 5 Nisan 2017’de başlamışlar. Teleskopların bulunduğu bölgelerdeki hava durumu tahminlerine dayanılarak tüm teleskopların aynı anda M87*’yi gözlemleyebileceği dört tarih belirlenmiş. Her bir teleskop bu tarihlerde toplam bir milyon gigabaytlık veri toplamış. Daha sonra bu veriler bir araya getirilerek analiz edilmiş. Dört ayrı gurubun farklı yöntemler kullanarak yaptığı çalışmalar sonucunda karadeliğin dört ayrı fotoğrafı üretilmiş. Fotoğraflar birbirine çok benziyor. Tamamında bir ışık halesiyle çevrili karanlık bir bölge var. Araştırmacılar, görüntünün merkezindeki karanlık bölgenin karadeliğin “gölgesi” olduğunu düşünüyor.

Yapılan çalışmayla ilgili altı ayrı makale Astrophysical Journal Letters’ın bu konuya ayrılmış özel bir sayısında yayımlandı.

BU BAŞLIĞIMIZDA BİZE YARDIMCI OLAN TÜBİTAK'A ÇOK TEŞEKKÜR EDERİZ