Gökbilimciler Samanyolu’nun devasa kara deliğinin ilk görüntüsünü yakaladılar

Samanyolu’nun merkezinde, onu çevreleyen yıldızlar ve gökbilimcilerin hayal gücü üzerinde güçlü bir etki yaratan devasa ve gizemli bir varlık var.

Bilim adamları şimdi galaksimizin merkezindeki müthiş kuvvetin ilk fotoğrafına sahipler: 4 milyon güneş kütlesine sahip süper kütleli bir kara delik olan Yay A *.

Perşembe günü açıklanan görüntü, dünya çapında altı yerde sekiz radyo gözlemcisinden oluşan bir ağ tarafından ele geçirildi. Birlikte, evrendeki en gizemli ve şaşırtıcı nesnelerden bazılarını görmek için tasarlanmış Dünya boyutunda bir teleskopun pratik eşdeğerini oluştururlar.

Bir kara deliğin fotoğrafını çekmek, benzersiz bir girişimdir, çünkü ayırt edici özelliği, yerçekimsel erişimi dahilindeki ışık da dahil olmak üzere hiçbir şeyin kaçamamasıdır.

Ancak gökbilimciler, olay ufku ve ötesi olarak bilinen halka şeklindeki sınırı, kara deliğin geri dönüşü olmayan noktasını çevreleyen altın, örtülü aşırı ısıtılmış gaz ve kavisli ışık halkasını görebilirler.

“Samanyolu’muzun merkezindeki kara deliği görmekten daha güzel ne olabilir?” Caltech’te hesaplamalı görüntüleme profesörü ve uluslararası teleskop ekibinin bir üyesi olan Katie Bouman dedi.

Bulgular bugün Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı.

Kara delikler evrendeki en yoğun nesnelerdir. Dev bir yıldız son bir dramatik süpernovada patladığında, çöküşü o kadar yoğun küçük bir madde yığını yaratır ki kütleçekimi onu çevreleyen uzay ve zamanın dokusunu deforme eder.

Bilim adamları, bizimki de dahil olmak üzere her galaksinin merkezinde süper kütleli karadeliklerin bulunduğundan uzun süredir şüpheleniyorlar. Ancak devasa boyutlarına rağmen, evrende bulunması zor bir varlıktırlar ve yalnızca etraflarındaki nesneler üzerindeki etkileriyle gözlemlenebilirler.

Event Horizon Telescope konsorsiyumunun 2009 yılında üstesinden gelmek için yola çıktığı anıtsal zorluk, hiçbir ışığın kaçamayacağı bir nesnenin görüntüsünü yakalamaktır. Bu çaba, dünya çapında 80 kurumda 300’den fazla bilim insanı ve mühendisin ortak çalışmasını içermektedir.

Yaklaşık 55 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Messier 87 (karadelik M87* olarak da bilinir) galaksisinin merkezindeki bir kara deliğin ilk fotoğrafını çekmek on yıl aldı. Olay ufku yaklaşık 25 milyar mil genişliğinde ve kabaca 6,5 ​​milyar güneş kütlesine sahip.

Yay A * – veya kısaca Sgr A * – Dünya’dan sadece 27.000 ışıkyılı uzaklıkta olmasına rağmen, M87 * kütlesinin % 0.1’inden daha azına sahiptir. Galaksimize uygun bir şekilde yerleştirilmeseydi, fotoğrafını çekmek neredeyse imkansız olurdu. Bouman bunu Los Angeles’ta kalıp New York’ta bir tuz tanesinin fotoğrafını çekmeye benzetti.

Arizona Üniversitesi’nden astronom ve teleskop konsorsiyumunun kurucu üyesi Feryal Özel, “Umduğumuzdan daha nazik, işbirlikçi bir kara delik” dedi. “Kara deliğimizi seviyoruz”.

Gerçekten de, görüntüler Einstein’ın genel görelilik teorisi için bugüne kadarki en güçlü kanıtı sağlıyor. Özellikle Sgr A* ile, olay ufkunu çevreleyen halkanın boyutu ve şekli, bilim adamlarının Einstein’ın teorisine dayanarak tahmin ettikleriyle dikkate değer ölçüde tutarlıdır.

Bouman, “Birçok yönden çok farklılar, ancak aynı yerçekimi teorisi aslında her iki görüntünün şeklini de açıklıyor” dedi. “Ve bu harika bir sonuç. Aslında çok benziyor olmaları çok heyecan verici”.

Solda Messier 87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delikler ve Samanyolu.

Soldaki süper kütleli kara delik Messier 87 galaksisinin merkezindedir. Sağdaki ise Samanyolu’muzun merkezindedir.

(EHT işbirliği)

Bir kara deliğin popüler bir sınıf modeli, bu kozmik fenomeni görselleştirmenin kullanışlı bir yolunu sunuyor. Uzay-zaman dokusunu gerilmiş plastik bir levha olarak ve Dünya’yı da merkeze düşen bir tenis topu olarak hayal edin. Top, tıpkı nispeten mütevazı büyüklükteki gezegenimizin uzay-zaman ile yaptığı gibi, filmde hafif bir eğri oluşturacaktır.

Ancak çelik bir bilye filmi daha da bükecektir. Top yeterince ağırsa, film o kadar çok sarkacak ki, diğer herhangi bir nesne kaçınılmaz olarak daha ağır olana doğru yuvarlanacaktır. Kara deliklerin zamana ve uzaya yaptığı şey budur.

Bouman, “Kara delikler, Hollywood’un onları tasvir etmeyi sevdiği büyük kozmik elektrikli süpürgeler değil” dedi.

Bouman, daha küçük, daha az verimli Sgr A*’nın evrendeki tipik kara deliğin ultra kütleli M87*’den daha iyi bir temsilcisi olma ihtimalinin daha yüksek olduğunu söyledi.

UCLA astronomu Andrea Ghez, Sgr A*’yı keşfettiği için 2020 Nobel Ödülü’ne layık görüldü. EHT tarafından üretilen görüntü, kendisinin ve meslektaşlarının bu galaksinin merkezinde olduğunu teorileştirdiği süper kütleli kara deliğe “dikkate değer ölçüde benziyordu”.

Ghez, “Olay ufkunun hemen dışında, kara deliğin etrafındaki bu ışık konsantrasyonunu görmeniz gerektiğine dair bir tahmin var ve bunu gerçekten görebildiğiniz de dikkate değer” dedi. “Gerçekten heyecan verici.”

Tek bir teleskopla bir kara deliği fotoğraflamak için 13 milyon metre genişliğinde bir merceğe, yani Dünya büyüklüğünde bir teleskopa ihtiyaç vardı.

Güney Kutbu Teleskobu, Ulusal Bilim Vakfı'nın Antarktika'daki Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonunda yer almaktadır.

Ulusal Bilim Vakfı’nın Antarktika’daki Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonundaki Güney Kutbu Teleskobu, Event Horizon Telescope Array’in sekiz teleskopunun en dıştaki konumudur.

(Junhan Kim / Arizona Üniversitesi)

Bu lojistik imkansızlık yerine, Event Horizon Teleskobu, Grönland, Antarktika ve diğer altı ara konumdaki atomik saatlerle senkronize edilmiş sekiz radyo gözlemevi aracılığıyla veri toplar. Dünya dönerken, gözlemciler hedeflerine çok sayıda açıdan bakarlar.

EHT üyesi MIT Haystack Gözlemevi’nden Vincent Fish, Sgr A’nın göz alıcı görüntüsünün 5 petabaytlık veriden damıtıldığını ve bunun 100 milyon TikToks’a eşit olduğunu söyledi. Yayınlanan görüntü, bu verilerden çıkarılan birden çok görüntünün ortalamasıdır.

EHT işbirliği, ışın izleme kullanarak olası bir Yay A * görüntüleri telaşı yarattı.

EHT işbirliği, Yay A *’nın olası görüntülerinden oluşan bir telaş yarattı, ardından tek bir görüntü üretmek için bunların ortalamasını aldı.

(Ben Prather / EHT Teorisi Çalışma Grubu / Chi-Kwan Chan)

En fazla yirmi yıl önce, “Böyle görüntüleri asla göremeyeceğimizi düşünmüştüm. Bu çok zor olurdu, ”diyor NASA’nın La Cañada Flintridge’deki Jet Propulsion Laboratuvarı’nda kara delikler üzerinde çalışan astrofizikçi Daniel Stern.

“Beklediğimden daha iyi görünüyordu” dedi. “Kara deliklerin nasıl görüneceğini düşündüğümüz on yıllardır süren teorilerle eşleşiyor.”

Bu kara delik çok daha küçük olduğu için etrafındaki halka çok daha kalabalık görünüyor. M87* yörüngesinde dönmesi haftalar süren gazlar, Sgr A*’yı dakikalar içinde çevreleyebilir. Bouman, emisyonlardaki hızlı değişiklikler göz önüne alındığında, teleskopun önümüzdeki birkaç yıl içinde olay ufku etrafındaki hareketli görüntüleri yakalayabilmesi mümkün, dedi Bouman, potansiyel olarak daha fazla boyutta.

“Ya gazın zaman içinde nerede olduğunu kara deliğin etrafında üç boyutlu olarak haritalayabilseydik?” dedi Buman. “Bu gerçekten beni heyecanlandıran bir şey.”