Galaksimizin Merkezindeki Kara Delikle Tanıştık, Sagittarius A *

Samanyolu Galaksimizin merkezinde bir kara delik olduğu biliniyordu, ancak Sagittarius A* isimli bu kara delik etrafında X ışınları çok zayıf olduğundan gözlemlenemiyordu.

NASA, 2013 yılında, Sagittarius A* isimli kara delik çevresindeki maddenin X-ışınlarını olağanüstü şekilde zayıflattığını anlamak için büyük bir adım atacaklarını ve bunun için Chandra X-ışını Gözlemevi‘ni kullanacaklarını duyurmuştu (Şekil-1).

Yıllardır süren bu çalışma meyvasını verdi ve yakın zamanda galaksimizin merkezindeki bu gözlenmesi güç olan kara delik ile tanıştık.

Şekil-1. Samanyolu Galaksisi merkezinde gözlenmek istenen kara delik bölgesi. 2013 yılından bir görsel [Kaynak: 1]

Şekil-2. Chandra’dan alınan görüntü. [Kaynak: 2]

Şekil-2, NASA’nın Chandra X-ray Gözlemevi’nden alınan bir görüntü, merkezinde Sagittarius A* (kısaca Sgr A*) olarak bilinen süper kütleli kara deliği gösteriyor.

Chandra, birkaç yıl boyunca aralıklı gözlemler kullanarak, Sgr A*’dan günde yaklaşık bir kez X-ışını parlamaları olduğunu tespit etti. Parlamalar, ESO’nun Şili’deki Çok Büyük Teleskopu’ndan alınan kızılötesi verilerde de görüldü.

Bu gizemli parlamalar için şöyle bir açıklama sunuldu: Sgr A* çevresinde, ana yıldızlarından sıyrılmış yüz trilyonlarca asteroit ve kuyruklu yıldız içeren bir bulut olması gerekiyordu.

Şekil-2’de görülen soldaki kısım, kara deliğin etrafındaki bölgeyi gözlemleyen Chandra’nın yaklaşık bir milyon saniyesini içeren bir görüntüdür. Kırmızı, düşük enerjili X-ışınlarını, yeşil orta enerjili X-ışınlarını ve mavi en yüksek enerjili ışınları temsil ediyor.

Event Horizon Telescope Colboration, 12 Mayıs 2022 gününün sabahında Dünya çapında düzenlenen bir basın toplantısında, Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delik olan Sagittarius A*’nın şimdiye kadar çekilmiş ilk doğrudan görüntülerini ortaya çıkardığını duyurdu.

Bu heyecan verici ilk olay, bilim insanlarının benzer işbirliği ile şimdiye kadar bir kara deliğin çekilmiş ilk görüntüsünü yayınlamasından (Messier 87) iki yıl sonra gerçekleşti. (Şekil-3).

Şekil 3. Galaksimizin merkezindeki kara delik Sagittarius A*’nın ilk görüntüsü. Kredi: EHT İşbirliği [4].

Sagittarius A * (Sgr A*) Dünyaya Ne kadar Uzakta?

Sgr A*, Dünya’dan yaklaşık 27.000 ışıkyılı uzaklıktadır. Yani ışık hızındaki bir araçla yolculuk yapsanız bu yolculuk 27000 yıl sürecektir.

Bu oranı şöyle ölçekleyebiliriz, galaksimiz Ay kadar ise, Sgr A* Ay yüzeyindeki bir çörek ile yaklaşık aynı büyüklükte denilebilir.

Sgr A* Güneşimizin kütlesinin dört milyon katı kütlesine sahiptir, ancak gökyüzünde sadece küçük bir noktayı kaplar.

Hayranlık uyandıran bu gözlemler neticesinde, dünyanın dört bir yanındaki radyo teleskopları Event Horizon Teleskobu’nu (EHT) oluşturmak için güçlerini birleştirmeye devam ediyor.

EHT, küresel bir radyo teleskop ağından oluşan büyük bir teleskop dizisidir. Dünya boyutunda dev bir radyo teleskopu oluşturmak için radyo teleskoplar arasında üçgenler oluşturur. EHT projesi Dünya çevresindeki birkaç çok uzun interferometri (VLBI) istasyonundan gelen verileri birleştirir ve süper kütleli bir kara deliğin olay ufkunun boyutundaki nesneleri gözlemlemek için yeterli açısal çözünürlüğü sağlar.

Biliyoruz ki kara delikten ışık bile kaçamaz. O zaman bir kara delik nasıl gözlenebilir?

Bilim insanları, X-ışınlarını, ışığı veya diğer elektromanyetik radyasyon biçimlerini algılayan teleskoplarla doğrudan kara delikleri gözlemleyemezler.

Bununla birlikte, kara deliklerin varlığını çıkarsayabilir ve yakındaki diğer maddeler üzerindeki etkilerini tespit ederek onları inceleyebiliriz. Örneğin bir kara delik, yıldızlararası bir madde bulutundan geçerse, birikim olarak bilinen bir süreçte maddeyi içeri doğru çekecektir.

Normal bir yıldız bir kara deliğin yakınından geçerse benzer bir süreç meydana gelebilir. Bu durumda kara delik yıldızı kendine doğru çekerken parçalayabilir. Çektiği madde hızlanıp ısındıkça uzaya yayılan X-ışınları yayar.

Bir kara deliği görmemizin tek yolu, yutmakta olduğu talihsiz yıldızlardan kalan ışık kalıntı çizgileridir. Ancak galaktik merkezle aramızda o kadar çok örtücü gaz, toz ve enkaz var ki, yalnızca en uzun kızılötesi ışık dalga boyları bize ulaşabiliyor.

Yine de uzun dalga radyo teleskoplarımız Sagittarius A*’nın bu ilk görüntüsünü yakalayabildi (Şekil-3).

Sagittarius A* (Sgr A*) Sonifikasyon Sesi

Bu görüntünün olağan üstü olmasının yanında, bir de sonifikasyon denilen bir teknoloji sayesinde, Sgr A*’nın sesini de duyabiliriz.

Sonifikasyon, 3D stereo ses üretebilen bir teknolojidir, böylece saat yönünde ve bir kulaktan diğerine hareket eden bir ses duyabilirsiniz. Sesi duymak için aşağıdaki videoyu dinleyiniz.

Video-1. Sgr A* Sonifikasyon sesi.

EHT bilim insanları Sgr A*’nın bu görüntülerini yakalamak için, çok uzun taban çizgisi interferometrisi veya VLBI (Very-Long-Baseline Interferometry) adı verilen bir teknik kullandılar.

VLBI, aldığı okumaların zaman adımlarını karşılaştırır ve derin gökyüzündeki uzak nesnelerin kesin ölçümlerini yapmak için zamanlamadaki küçük farklılıkları kullanır.

Bu zamansal anlamda paralaks gibi düşünülebilir; Gökyüzünde hareket etmeyecek kadar uzaktaki nesneler arasındaki mesafeyi bulmaya çalışıyoruz.

Bu nedenle, hareketlerini izlemek yerine, bu uzak sinyallerin ulaştığı zamanları izlemek için radyo teleskopları kullanıyoruz.

Bu işlem her gün terabaytlarca veri üretir. EHT, verileri temizler ve kalibre eder ve ardından bunları MIT Haystack Gözlemevi’ne veya Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’ne uçuracakları helyumla doldurulmuş sabit disklerde saklar.

Orada, analizlerini, tüm okumaları kümeleyen ve ortalamasını alan “korrelatörler” adı verilen süper bilgisayarları kullanarak yapıyorlar (Şekil 4).

Şekil-4. Sag A*’nın ilk görüntüleri. Burada, akkor halindeki gaz ve toz, süper kütleli kara deliğe doğru spiral oluşturur. (İmaj kredisi: Ben Prather/EHT Teorisi Çalışma Grubu/Chi-Kwan Chan)

Video-2.

Bunun gibi videolar, gece gökyüzünün yüz binlerce farklı anlık görüntüsünden yapılır. Gökbilimciler daha sonra görüntüleri, Dünya’dan gelen bir yolcunun Sgr A*’ya doğru seyahat ederken göreceklerinin 3 boyutlu bir temsilinde birleştiriyor.

EHT bilim adamları, Sgr A*’nın şu anda iki veya daha fazla gezgin yıldızı yuttuğuna inanıyor. Ancak yutulma oranları eşit değildir.

Bu, eşit, simetrik bir hale yerine ışık “blobları” gördüğümüz gerçeğini açıklayabilir. Şekil 4’teki gibi binlerce kareyi videoda birleştirdiklerinde, ışık damlaları akkor halindeki yıldız çizgilerine dönüşüyor.

EHT ağı kendisini genişletmeye devam ediyor. Sagittarius A*’nın bu ilk görüntüsünün yapımında sekiz gözlemevi katılmıştı. Ancak, Mart 2022 itibariyle, üç gözlemevi daha katıldı.

Aynı zamanda EHT, Sagittarius A*’nın bu ilk görüntülerini yayınladığında, tüm projelerini açık kaynaklı hale getirdiler. EHT sözcüsü Michael Janssen, ekibin bu görüntüleri oluşturmak için kullandığı verilerin “birden çok düzeyde tamamen herkese açık” olduğunu açıkladı.

Janssen, EHT İşbirliği’nin algoritmaları ve temizlenmiş veri setleriyle birlikte ham verilerini yayınladığını da sözlerine ekledi.

Bu başarı, EHT Collaboration’ın kendi galaksisi Messier 87’de bulunduğu M87* adlı bir kara deliğin şimdiye kadar çekilmiş ilk görüntüsünün 2019 yayınını takip ediyor.

M87*, Sgr A*’nın bin katı daha büyük. Ancak iki kara delik çarpıcı bir benzerlik taşıyor. EHT bilim insanları bunun nedenini bulmak istiyor.

Keiichi Asada, “Artık bu önemli sürecin nasıl çalıştığına dair değerli yeni ipuçları elde etmek için bu iki süper kütleli kara delik arasındaki farkları inceleyebiliriz” dedi.

Ayrıca Asada “Evrendeki süper kütleli kara deliklerin biri büyük ucunda ve diğeri küçük ucunda olmak üzere iki kara delik için görüntülerimiz var – bu nedenle yerçekiminin bu aşırı ortamlarda nasıl davrandığını test etmek için her zamankinden daha ileri gidebiliriz.” sözü ile çalışmaların hala hızla devam ettiğini de belirtiyor.

EHT ekibinin araştırmasının sonuçları The Astrophysical Journal Letters’ın özel bir sayısında yayınlandı. Makaleye bu [5] nolu linkten ulaşabilirsiniz.

Gelişmeleri heyecanla bekliyoruz.