Samanyolu galaksisinin merkezine yakın yıldızların bir “şey”in çevresinde 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!
Gemmuz 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 fotoğraf” diyorum, çünkü Samanyolu galaksisi bizim mahallemiz ve mahallemizi iyice tanımak isteriz. Özellikle ortasındaki dev yapıyı bilmek, onu görüntülemek en heyecan verici çalışmalardan biri olmalı.
Sagittarius A*, 4 milyon Güneş kütlesinde süper kütleli bir karadelik. Bu görüntü, Dünya’nın farklı yerlerindeki sekiz milimetre teleskobunun elde ettiği görüntülerin birleştirildiği ayrıntılı bir çalışmayla elde edildi.
2019’da geniş kapsamlı bir basın toplantısıyla M87 adlı büyük bir galaksinin merkezindeki süper kütleli karadeliğin görüntüsü dünyaya sunulmuştu. Bu görüntü ile ilgili yazıyı Atlas’ın Mayıs 2019 tarihli 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* deniyordu (“Sagittarius A Yıldız” olarak okunuyor).
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* 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 toplantısında verilen karşılaştırma çok çarpıcıydı: Sgr A* bir simit boyutundaysa, M87 karadeliği Münih Stadyumu büyüklüğünde!
YILDIZLARIN ETRAFINDA DÖNÜYOR
Dünya’mız Samanyolu’nun Orion Kolu’nun dış bölgelerinde, merkezin oldukça uzağında yer alıyor. Aradaki yoğun gaz ve toz birikintisinden dolayı merkez bölgesi optik teleskoplarla görüntülenemiyor, kızılötesi, milimetre ya da radyo teleskobu kullanılıyor.
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 birikintisiyle karşılaşıyoruz. Optik teleskoplarla normalde tozun ötesini göremezsiniz, aynen bizim tozlu bir 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 aldığından Sgr A* 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 etrafındaki 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 meşhur 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 kazandı.
YENİ GÖRÜNTÜNÜN FARKI NE?
Karadelikler çok büyük bir kütlenin çok küçük bir hacme sıkıştığı bir fizik fenomeni olarak karşımıza çıkıyor. Albert 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 başarıyı gösteriyor. Olay Ufku Teleskopu projesinde yine Dünya’nın birbirine uzak bölgelerindeki sekiz ayrı milimetre teleskobu kullanıldı. Güney Kutbu’ndan Grönland’a, Şili’den Hawaii’ye, İspanya’dan Meksika’ya kadar uzanan coğrafyalara dağılmış bu teleskoplarda atom saati kullanılarak aynı anda, aynı yere bakmaları sağlandı. Bu farklı bölgelerde hava durumunun aynı anda iyi olması hiç kolay değildi, onun için şanslı günleri de beklemek gerekti. İnterferometri adı verilen bu yöntemle teleskoplardan toplam 6 bin terabaytlık veri elde edildi. Correlator adı verilen bir süper bilgisayar ile bu veriler birleştirildi ve nihayet bu gördüğümüz neredeyse 40 kilobaytlık sarı-kırmızı simit benzeri fotoğraf ortaya çıktı. Aslında bu görüntüye sebep olan veriler 2017’de alınmıştı ama dünyaya yeni duyuruldu. Sgr A*’ın görüntüsünün de M87 karadeliğinin görüntüsü gibi bulanık olması sosyal medyada bir nevi “hayal kırıklığı” yaratsa da bunun 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 Teleskobu 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 birden 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. Kuzey Kutbu’ndan Güney Kutbu’ndaki teleskoba kadar 10 bin 700 kilometre 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, onun çevresinde dolanan gazın görüntüsü. Tam olarak içeride neler olduğunu bizler yine yeni fizik teorilerinden öğreneceğiz veya astronomiye ciddi fon sağlanıp yeni teleskopların inşasının ardından ipuçları yakalayacağız.
KARADELİĞİN KAŞİFİ
NRAO/AUI/NSF
Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli karadeliğin 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 yıldız (*) var.
