Samanyolu’nun kara deliği gün ışığına çıktı

Perşembe günü, gökbilimciler galaksimiz Samanyolu’nun merkezindeki karanlık ve toz perdesini delerek orada yaşayan “nazik devin” ilk görüntüsünü aldıklarını duyurdular: süper kütleli bir kara delik, bir uzay-zaman dört milyon güneşin eşdeğerinin sonsuzluğa gönderildiği, yalnızca yerçekimlerini ve şiddetle bükülmüş uzay-zamanlarını geride bırakan kapak.

Washington’da ve dünyanın dört bir yanında aynı anda düzenlenen altı basın toplantısında yayınlanan görüntü, boş alanı çevreleyen topaklı radyo yayan bir çörek gösterdi. Arizona Üniversitesi’nden Feryal Özel, “galaksimizin merkezindeki nazik devin ilk doğrudan görüntüsünü” gösterdiğinde Washington’daki Ulusal Basın Kulübü’nde ah ve ahlar patladı. “Çörek gibi kara deliklere benziyor” diye ekledi.

Dr. Elzel, Dünya boyutunda büyük bir teleskop oluşturan, sürekli büyüyen küresel bir teleskop ağını yöneten 13 kurumdan 300’den fazla bilim insanının bir işbirliği olan Event Horizon Telescope projesinin bir parçasıdır. Siparişin sonuçları Perşembe günü The Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı.

“Bu kara delikle 20 yıl önce tanıştım ve onu sevdim ve o zamandan beri anlamaya çalışıyorum” diyor Dr. dedi Elzel. “Ama şimdiye kadar doğrudan görüntümüz yoktu.”

2019’da aynı ekip, Messier 87 veya M87 galaksisindeki kara deliğin bir görüntüsünü ele geçirdi. Bir kara deliğin ilk görüntüsü olan bu görüntü, şimdi New York’taki Modern Sanat Müzesi’nde bulunuyor. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden bir gökbilimci olan Sheperd Doeleman, “Görünmez olduğunu düşündüğümüz şeyi gördük” dedi.

Gökbilimciler, yeni sonucun yerçekimi, galaksinin evrimi ve görkemli yıldız fırıldakımız Samanyolu gibi sakin görünen yıldız bulutlarının bile kuasarlar, devasa gayzerler üretebileceğinin daha iyi anlaşılmasına yol açacağını söyledi. evrende görülebilir.

Haber ayrıca, Cambridge Üniversitesi’nden Martin Rees ve 2018’de ölen meslektaşı Donald Lynden-Bell’in, kuasarların enerji kaynağının süper kütleli karadelikler olduğunu öne süren 1971 tarihli ileri görüşlü bir belgesini yeniden doğruluyor. Bir e-postada, Dr. Rees yeni sonucu “lojistik bir başarı (ve bilgisayar modellerini beğendim)” olarak nitelendirdi.

Dr Elzel, yeni görüntünün 2019’dakine benzerliğinin bir önceki görüntünün tesadüf olmadığını gösterdiğini söyledi. Harvard fizikçisi ve tarihçisi ve işbirliğinin bir üyesi olan Peter Galison, bir röportajda, M87 kara deliğinin Samanyolu’nunkinden 1.500 kat daha büyük olduğunu belirtti; tipik olarak fizik veya astronomide, bir şey 10 veya daha fazla faktör arttığında her şey değişir. “Böyle muazzam bir ölçekte benzerlik dikkat çekici” dedi Dr. dedi Galison.

Perşembe günkü haber etkinliğinde, ekibin bir üyesi ve aynı zamanda Harvard-Smithsonian Merkezi’nden Michael Johnson, “Bu, Einstein’ın genel görelilik teorisinin olağanüstü bir testidir” dedi.

Kara delikler, yerçekimini, tıpkı bir şiltenin yatağın altına katlanması gibi, uzay ve zamanın madde ve enerji tarafından deformasyonuna bağlayan genel görelilik teorisinin istenmeyen bir sonucuydu.

Einstein’ın sezgisi, uzay-zamanın titreşebileceği, bükülebileceği, parçalanabileceği, genişleyebileceği, girdap oluşturabileceği ve hatta bir kara deliğin ağzında sonsuza kadar kaybolabileceği, ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü bir yerçekimi olan yeni bir kozmos anlayışına yol açtı. .

Einstein bu fikri onaylamadı, ancak artık evrenin kara deliklerle boyandığı biliniyor. Birçoğu, kendi içlerine çöken ve ilerlemeye devam eden ölü yıldızların kalıntılarıdır.

Ancak bizimki de dahil olmak üzere neredeyse her galaksinin merkezinde, güneşimizden milyonlarca veya milyarlarca kat daha büyük olabilen bir kara delik var gibi görünüyor. Gökbilimciler, bu süper kütleli kara deliklerin nasıl bu kadar büyüdüğünü hala anlamıyorlar.

Paradoksal olarak, ışığı yutma yeteneklerine rağmen, kara delikler evrendeki en parlak nesnelerdir. Kara deliğe düşen malzemeler – gaz, toz, parçalanmış yıldızlar – yoğun bir elektromanyetik alan girdabında milyonlarca dereceye kadar ısıtılır. Bu maddenin bir kısmı kara deliğe düşer, ancak bir kısmı muazzam basınçlar ve manyetik alanlar tarafından püskürtülür.

Bu tür havai fişekler – kuasarlar – galaksileri bin kat gölgede tutabilir. 1960’ların başlarındaki keşifleri, fizikçileri ve astronomları kara deliklerin var olduğu fikrini ciddiye almaya yöneltti.

Bu hiçlik devlerine neyin yol açtığı bir sırdır. Big Bang’in ilkel enerjilerinde kırışıklıklar mı var? Evrenin ilk yıllarında çöken ve çevrelerini tüketen kaçak yıldızların canavarları mı?

1974’ten beri, Samanyolu’nun merkezinin, Sagittarius A * (Sagittarius A-yıldızı olarak telaffuz edilir) adlı zayıf bir radyo gürültü kaynağıyla çakıştığı bilinmektedir.

Los Angeles’taki California Üniversitesi’nden Andrea Ghez ve Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü’nden Reinhard Genzel de dahil olmak üzere gökbilimciler, orada olan her şeyin 4.14 milyon güneş kütlesine sahip olduğunu ve Merkür’ün yörüngesi büyüklüğünde bir küre içinde hapsedildiğini hesapladılar. güneş. Bu tahmine, Samanyolu’nun merkezi etrafında dönen yıldızların ve gaz bulutlarının yörüngelerini çizerek ve hızlarını ışık hızının üçte biri oranında ölçerek ulaştılar. Onlara ulaşmak için Dr. Genzel ve Dr. Ghez, 2020’de Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı.

Yay A * bir kara delik değilse başka ne olabilir?

Bunun bir kara delik olduğunu kanıtlamak başka bir işti. Görmek inanmaktır.

1967’de fizikçi James Bardeen, bir kara deliğin gözlemciler tarafından bir radyo dalgaları sisinin ortasında hayaletimsi karanlık bir daire olarak görülebileceğini öne sürdü.

Bir kara deliğin yerçekimi görüntüsünü bozar ve büyütür, bu da – Yay A * durumunda – hesaplamalara göre Dünya’dan aydaki bir portakal kadar büyük görünen yaklaşık 50 milyon mil genişliğinde bir gölge ile sonuçlanır. 2000, Washington Üniversitesi’nden Eric Agol, Almanya’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Heino Falcke ve Arizona Üniversitesi’nden Fulvio Melia tarafından.

O zamandan beri gökbilimciler, portakalın gölgesini çözmek için teleskoplarının keskinliğine ince ayar yapmaya çalıştılar. Ancak yıldızlararası uzayda iyonize olan elektronlar ve protonlar, radyo dalgalarını kaynağın ayrıntılarını gizleyen bir bulanıklık içinde saçar. “Duş camından bakmak gibi” dedi Dr. Doeleman geçenlerde söyledi.

Kara deliğin gölgesini daha derinden görebilmek için, araştırmacıların radyo teleskoplarını sisi delebilecek daha kısa dalga boylarına ayarlayabilmeleri gerekiyordu. Ve daha büyük bir teleskopa ihtiyaçları vardı.

2009 yılında Doç. Doeleman ve meslektaşları, adını bir kara deliğin etrafındaki dönüşü olmayan noktadan alan Event Horizon Teleskopu’nu kurdular. Bugün, ortak proje, dünya çapında 11 farklı radyo teleskopu kullanıyor.

Ekip, ilk zaferini Nisan 2019’da M87 kara deliğinin bir görüntüsünü ortaya çıkardığında elde etti. 2021’de ekip üyeleri, madde ve enerjiyi bir boşluğa pompalayan ince oluklu bir silah namlusu gibi kara deliğin etrafında dönen manyetik alanları ortaya çıkarmak için verilerini iyileştirdi.

Yay A * verileri, 2017’de M87’nin görüntüsünü oluşturan aynı gözlem döneminde kaydedildi, ancak daha fazla antenle – yedi yerine sekiz – çünkü ekip M87’yi göremeyen bir Güney Kutbu teleskopunu dahil edebildi.

Samanyolu’nun kara deliği, uzayda ateş etmek için kuasarlar gönderen M87’ye kıyasla “yumuşak bir dev”. “Kara deliğimiz bir insan olsaydı” diyor Dr. Johnson, Sagittarius A * için “diyetini her milyon yılda bir pirinç tanesinden oluşacaktır” dedi.

Açgözlü ve zeki “ama verimsiz” diye ekledi. “Dört milyon kat daha büyük olmasına rağmen, güneşten yalnızca birkaç yüz kat daha fazla enerji yayar. Ve onu inceleyebilmemizin tek nedeni, kendi galaksimizde olmasıdır.

Kara deliğimizi gözlemlemek M87’dekinden başka bir nedenden dolayı daha zordu: M87 deliğinin kütlesi ve boyutu binde birinden daha az olduğu için, bizimki bin kat daha hızlı gelişiyor, her beş dakikada bir açı değişiyor. Dr. Elzel bunu “gurgling ve gurgling” olarak nitelendirdi.

Buna karşılık, kara delik M87, bir hafta süren gözlem çalışması sırasında zar zor hareket ediyor, “orada oturan Buda gibi” Dr. Doeleman.

“Yani bir gece gözlem sırasında, siz verileri topladıkça değişiyor. Objektif kapağı olmayan bir şeyin fotoğrafını çekmek istiyorsunuz ve bu bulanık karışıklığı elde ediyorsunuz. “

Perşembe günü, California Institute of Technology’de bir ekip üyesi ve bilgisayar bilimcisi olan Katherine Bouman, 3.5 petabaytlık gözlem verisinden bir fotoğraf çekmenin “birçok eksik tuşu olan bir piyanoda çalınan bir şarkıyı duymak gibi” olduğunu söyledi.

Çok Uzun Temel Girişim Ölçümü adı verilen bir teknik kullanılarak ağdaki antenler, kalabalığın içinde el sıkışan bireyler gibi birbirine bağlandı. Ağda ne kadar çok teleskop varsa, o kadar çok el sıkışma yapılabilir ve sonuçları karşılaştırılabilir. Bilgisayar algoritmaları daha sonra eksik verileri doldurmaya ve kara deliğin olası disk yapısını simüle etmeye başlayabilir.

Bu simülasyonların çoğu, Einstein’ın denklemlerinin tahminleri ve Dr. Genzel ve Dr. Ghez.

Princeton, NJ’deki İleri Araştırma Enstitüsü’nde ekip üyesi ve astrofizikçi olan Lia Medeiros, “Şaşırtıcı bir şekilde, sonuçlarımız 100 yıldan daha uzun bir süre önce yapılan tahminleri doğruluyor” dedi.

Yine de her şey mükemmel değil. Bilgisayar simülasyonları, kara deliğin daha gürültülü ve daha çalkantılı olması gerektiğini tahmin ediyor. Kara delikler ve galaksilerin oluşumunu inceleyen Yale Üniversitesi astronomu Priya Natarajan, “Bir şey eksik” dedi.

Dr. Doeleman’ın bir sonraki hedefi, ağı daha fazla anten içerecek şekilde genişletmek ve Samanyolu’nun kara deliği hakkında bir film üretmek için yeterli kapsama alanı elde etmektir. Kara delik sinemasının önündeki zorluk, kara deliğin temel yapısını, içinde hareket eden maddeden yola çıkarak tasvir etmek olacaktır.

Nobel Ödülü sahibi ve Caltech’teki kara delik uzmanı Kip Thorne, kara deliğin etrafındaki gaz akışının güvenilir görüntülerini sabırsızlıkla beklediğini söyledi: “Bu, önemli yeni kavrayışların ve belki de sürprizlerin gelebileceği yer.”

Columbia Üniversitesi’ndeki Barnard Koleji’nde yerçekimi teorisyeni ve projenin bir parçası olmayan Janna Levin, sonuçların muhteşem ve bilgilendirici olabileceğine katılıyor. “Kara delik fotoğraflarından henüz sıkılmadım” dedi.