Kara deliklerin varlığı ilk kez görüntüyle kanıtlandı; büyüksün Einstein!

ABD Ulusal Bilim Vakfı, bir kara deliğin çevresini gözlemlemek için kurulan Event Horizon Teleskobu'ndan elde edilen 'çığır açıcı sonucu’ 10 Nisan’da düzenlenen canlı yayınla tüm dünyaya duyurdu. Brüksel, Santiago, Taipei, Washington DC gibi şehirlerde aynı anda gerçekleştirilen ve Youtube gibi mecralardan canlı yayınlarla paylaşılan tarihte çekilmiş ilk kara delik fotoğrafı heyecan yarattı. Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. İbrahim Semiz bu önemli gelişmeyi ‘’Tarihi bir gözlem’’ olarak niteliyor.

Şimdiye kadar sadece Einstein'ın genel görelilik kuramının öngörüleri kullanılarak oluşturulan benzetim fotoğrafları mevcut olan kara delik ilk kez somut imajlarla dünyaya servis edildi. Kara deliğin dünyadan 500 milyon trilyon kilometre (54 milyon ışık yılı, 1 ışık yılı=9.5 trilyon kilometre) uzakta olduğu ve Güneş Sistemi'nin tamamından daha büyük boyutta olduğu ifade edildi. Bu fotoğrafla birlikte kara deliklerin varlığı ilk kez görüntülü bir şekilde kanıtlanmış oldu.

Kara deliklerin varlığının sadece teorik olmadığını kanıtlayan bu heyecan verici gelişmeyi Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. İbrahim Semiz, Boğaziçi Fizik Dörtlüsü’nün sosyal medya hesabında yazdığı yazıda ‘’Tarihi bir gözlem’’ olarak niteleyerek ‘’İlk kez bir karadeliğin bir tür resmi çekilmiş oldu; ayrıca görüntü de Genel Görelilik kuramı ile uyumlu çıktı’’ yorumunda bulundu.

Prof. Dr. İbrahim Semiz’in Kara Delik ‘’Gölgesi’’nin Resmi başlıklı yazısı şöyle;

‘’Evet, Event Horizon Telescope ekibi bugün (10 Nisan) açıklamayı yaptı: M87 galaksisinin merkezindeki süper-yüksek kütleli kara deliğin (SYKkd) “gölgesi”nin resmi oluşturuldu. Gölge, gözlemin hata payı dahilinde, Einstein’ın Genel Görelilik kuramından oluşturulan beklentilere uyuyor. Yani Einstein’ın kuramı için şimdiye kadar yapıl(a)mamış yeni bir test uygulanmış oldu ve kuram bu testi de geçti.

Ancak, resim bildiğimiz anlamda bir fotoğraf değil, çünkü görünür ışığın bir fotoğraf filmine ya da CCD algıç üzerine odaklanması ile oluşmadı. Bir kere, görünür ışık (dalgaboyu ~ 500 nm) yerine 1.3 mm dalgaboyundaki radyo dalgaları kullanıldı. Ancak, bir problemimiz var: Bir teleskopun çözünürlüğünün bir ölçüsü, teleskopun büyüklüğünü kullanılan dalgaboyuna bölerek bulunuyor. Radyo dalgalarının dalgaboyu görünür ışıktan çok daha uzun olduğu için, çözünürlükleri de çok daha kötü oluyor. Örneğin büyük bir teleskopun aynası 5 m civarındadır, bu da çözünürlük ölçüsü olarak 5m/500nm = 10 milyon verir. Halbuki 1 m dalgaboyunda çalışan 50 m’lik bir radyoteleskop için bu ölçü yalnızca 50 olur.

Öte yandan, radyoteleskoplarla, optik teleskoplarda yapamayacağımız bir numara yapabiliyoruz: Arasında örneğin 1 km olan iki teleskopu elektronik olarak birbirine bağlayarak 1 km’lik bir teleskopumuz varmışcasına çözünürlük elde edebiliyoruz. ABD’de New Mexico eyaletindeki VLA tesisinin resimlerini görmüşsünüzdür… İşte Event Horizon Telescope projesinde dünyanın dört bir tarafındaki (şimdilik) sekiz radyoteleskop kullanılarak tüm dünya büyüklüğünde bir sanal teleskop oluşturuldu. Dalgaboyu da 1.3 mm olunca, çözünürlük ölçüsü yaklaşık 10000km/1.3mm = 7 milyar, yani en iyi optik teleskoptan 700 kat daha iyi oldu.

Bu SYKkd’ler galaksilerin birçoğunun merkezinde var, bizimkinde de. Bizimki bizden 30000 ışıkyılı uzaklıkta, ve 4 milyon güneş kütleli, adı da Sagittarius A* (neden diye sormayın, uzun hikaye). Bu resmi cekilen ise, yaklaşık 55 milyon IY uzaklıkta (başka galakside sonuçta), ve 6.5 milyar güneş kütleli. Yani devin de devi. Olay ufku yarıçapı, yani kara deliğin uzayda kapladığı yerin ölçüsü, 20 milyar km, yani Neptün yörüngesinin 5 misli. “Gölge” bölgesi de bunu 2-2.5 misli; görüntüde ortada görünen karanlık kesim orası.

Karadeliğin etrafında bir gaz-toz bulutu var mutlaka. Çünkü etrafındaki nesneleri çekiyor; ama karadelik, kütlesine göre çok küçük bir cisim (mesela bizim Güneş bir kd’e dönüştürülürse yarıçapı 3 km olur, büyükçe bir göktaşı kadar ancak — tabii kütlesi baki); bu yüzden bu gaz-toz bulutu çok sıkışıyor: Dar bir kapıdan çıkmaya calışan bir kalabalık düşünün. Bu sıkışıklık yüzünden ısınıyor, bu yüzden de ışıyor. Bu ışığın bir kısmını karadelik yutuyor, bir kısmını saptırıyor güçlü çekimiyle, bir kısmı da bize ulaşıyor. İşte bulutun, ışıkları bize ulaşamayan (yutulan ve sapan) bölgelerini biz gölge olarak görüyoruz. Işık ulaşan kesim de parlak halka.

İki soru: Birincisi, neden 1.3 mm dalgaboyu? Anlaşılan diğer dalgaboyları, bulutun dış kesimdeki o kadar sıcak olmayan bölgelerde soğuruluyor, o dalgaboyu soğurulmadan çıkmaya en müsait olan dalgaboyu/frekans. İkincisi, neden bizimkine bakmadılar, sonuçta daha yakın? Ama daha küçük. 1800 misli daha yakın, ama 1600 misli daha küçük; yani açısal olarak hemen hemen aynı. Ama bizim galaksinin düzleminde, yani bizimle Sagittarius A* arasında epey gaz/toz bulutu var, bu da ışığın geçmesini engelliyor. Yalnızca bazı radyo ve bazı kızılötesi dalgaboyları bu bulutlardan geçebiliiyor; o radyo dalgaboylarında Sagittarius A*’ı da gözlemlemişler, ama anlaşılan M87’nin verileri daha temizdi, önce onu yaptılar. Büyük ihtimalle en iyi geçen dalgaboyu bile biraz soğuruluyordur bizim bulutlarda.

Bir diğer olasılık da şu: Bizimkinin etrafında yörüngede olan yıldızların varlığını da biliyoruz (kızılötesi’nde gözlemlenebiliyorlar). Belki onların hareketi, dolayısıyla SYKkd civarındaki uzay-zaman geometrisi hakkında da gözlemler yapıyorlardır, onun gözlemi/analizi daha uzun sürüyor olabilir.

Sonuçta, bugünkü tarihi bir gözlemdi. İlk kez bir kara deliğin bir tür resmi çekilmiş oldu; ayrıca görüntü de Genel Görelilik kuramı ile (şimdiye kadar kuram bu sartlarda test edilememiş olmasına rağmen) uyumlu çıktı. Büyüksün Einstein!’’