Galaksimizin merkezindeki kara deliğin ilk fotoğrafı

Bugün 12 Mayıs 2022 astronomi tarihinin en önemli kilometre taşlarından biri. Çünkü bugün içinde bulunduğumuz galaksinin merkezindeki mu amma nihayet çözüldü. Yüzyıla yakın bir süredir oradan gelen gizemli radyo dalgal arının ne olduğunu merak ediyorduk. 10 yıllardır oralarda bir yerlerde bir kara delik olabile ceğinden kuşkulanıyorduk. Ve yıllardır orada bir kara delik olduğunu kuramsal olarak anlamıştık ama nihayet bugün onu kendi gözlerimizle gördük.

İşte burası galaksimizin merkezindeki kara delik. Bu görsel onun olay ufkunun ilk fotoğrafı. Ortadaki gölge 4 milyon güneş kütlesine sahip ve etrafında bizimle beraber diğer gezegenler bizim güneşimiz ve başka güneşler dönüyor. Peki buraya nasıl geldik? Bu videoda hızlıca hem bu konudan hem de bu konunun neden çok önemli olduğundan bahsetmeye bunları açıklamaya çalış acağım. Event Horizon Teleskop İşbirliği bir hafta kadar önce 12 Mayıs'ta bugün Samanyolu Galaksisi ile ilgili çığır açıcı bazı bilgileri açıklayacağını, paylaşacağını duyuran bir e- posta gönderdi.

Daha önce de başka bulgular için böyle basın bültenleri ve duyurular yolluyorlardı. Ama bu kez çok daha özel, çok daha önemli bir duyuru yap acaklarını yazmışlardı o e-posta da. Samanyolu'na ilişkin çığır açıcı bilgiler paylaşacaklarını söylüyorlardı. Ve bunun dünya çapında eş zamanlı olarak düzenlenen basın toplantılarında sunulacağı da belirtiliyordu. Daha önce böyle uluslararası yüzlerce bilim insanından oluş an aynı ekip 10 Nisan 2019'da da benzer bir duyuruyla eş zamanlı basın toplantıları düzenlemişti.

Ve o zaman bizden uzak başka bir galaksideki bir kara deliğ in fotoğrafını yayınlamışlardı. Tarihteki ilk kara delik fotoğrafıydı o. Aslına bakarsanız bu konuyla ilgilenenler ve ben de dahil olmak üzere o tarihte bizim galaksimizdeki kara delikle ilgili bir şeyler açıklanacağını zannetmiştik, umut etmişt ik ama bu yapılmadı. Muhtemelen çok daha küçük ve çok daha hızlı dönen bir cisim olduğu için bu konudaki görüntüleme tekniklerinin o tarih lerde yeterince gelişmemesinden kaynaklanıyordu.

Bildiğiniz gibi düşük ışık koşullarında hızlı hareket eden bir cismin net görüntüsünü yakalayabilmek oldukça zordur. Her neyse işte nihayet bugün o toplantı düzenlendi, gerçek leştirildi. Ben de D-Live'dan canlı olarak yayınladım, kaydını da YouTube'a yükledim. Dileyenler anlık olarak bu heyecanı benimle beraber yaşamak isteyenler o videoya da bakabilirler. Evet karşımızda galaksimizin merkezindeki kara deliğin foto ğrafı.

Muazzam bir şey. Şu anda bir tarihe, astronomi tarihinin çok çok önemli bir anına tanık oluyoruz. Şöyle düşünün, bu güneşin adeta yeniden görüntülenmesi kadar önemli bir şey. Galaksimizin tam merkezindeki Sagittarius A yıldız bölges inin olay ufku var şu anda karşımızda. Ben yayını tüm bu organizasyonun merkezinde olan ESO'dan, yani asıl kaynaktan aktardım sizlere. Ancak bu konsorsiyum uluslararası bir nitelik gösterdiği için farklı ülkelerde farklı yayınlar da gerçekleştirildi.

Az önce söylediğim gibi ve bunlardan bir tanesi de örneğin National Science Foundation yayını Amerika Birleşik Devlet leri'ndeki Arizona Üniversitesi'nde profesör olan Türk asıll ı Amerikalı astrofizikçi Feryal Özel tarafından sunuldu. İşte buna benzer eş toplantılarla açıklanan bu önemli konu galaksimizin merkezindeki kara delikle ilgiliydi. Bu görüntü, Samanyolu galaksisinin merkezindeki süper kütle li kara deliğin ilk görüntüsü.

Bu sonuç, cismin gerçekten bir kara delik olduğuna dair çok önemli bir kanıt sağlıyor ve çoğu galaksinin merkezinde yer aldığı düşünülen bu tür devlerin çalışmaları hakkında bize çok değerli ipuçları sağlıyor. Astrofizikte çok uzun süredir devam eden çok önemli bir ama ç var. Kara deliklerin çevresinde neler olup bittiğini anlayabil mek. Çünkü kara delik adı üstünde ışığın bile kendisinden kaçam adığı bir bölge öyle olduğu için de doğrudan gözlemlenemiyor .

Ama çevresindeki maddelerin hareketlerine bakılabiliyor. O bölgeye de Event Horizon yani Olay Ufku adı veriliyor. Astrofizikçiler de bu Olay Ufku'nun boyutlarıyla karşılaş tırılabilir açısal çözünürlükte bir kara deliğin yakın çev resini doğrudan gözlemlemeye çalışıyorlar sürekli. Bu tür gözlemler bir kara deliğin yakınında beklenen güçlü yer çekimi, kütle çekimi etkilerini doğrudan araştırmak ve kara deliğin etrafında neredeyse ışık hızında dönen madd elerin karmaşık dinamiklerini izleyebilmek için yapılıyor.

Böyle bir izleme yeteneğine sahip olmak da çok önemli çünkü bu sayede güçlü alan rejim, astrofizik terminolojisiyle konuşacak olursak güçlü alan rejimlerinde genel göreliliği test edebiliyorlar. Bir kara deliğin kenarındaki yığılmayı ve dışarıya akış sü reçlerini inceleyebiliyorlar. İşte böylesi önemli amaçları gerçekleştirmek üzere 2015 yıl ında uluslararası bir konsorsiyum kuruldu. Event Horizon Telescope deniliyor bu konsorsiyumu adından da anlaşılacağı gibi.

Kara deliklerin olay ufkunu inceliyor. Bunu yapabilmek için de interferometri denilen bir yöntem kullanılıyor. Kendi kullandıkları tam adıyla VLBI yani çok uzun temel interferometri. Biliyorsunuz uzaydan gelen ışığı yakalamak için çok büyük ç anaklar kullanılıyor. Bu yöntemde çanağı o kadar büyütüyorlar ki teorik olarak dü nya boyutlarına ulaşıyor. Çünkü dünyanın farklı yerlerindeki teleskoplar eş zamanlı olarak çalıştırılıyor.

Ve sanal bir çanağın farklı bölgelerinde toplanan sinyaller tek bir çanak varsayımıyla birleştiriliyor. Bu yöntemle bugüne kadar uzayda üç önemli noktadan veriler topladılar. İlki Başak A galaksisinin merkezi. Buradan verileri aldılar. İkincisi M87 bölgesinden ki buradan topladıkları verilerle oluşturdukları çok büyük bir kara deliğin fotoğrafını üç yıl önce ilk kez yayınlamışlardı. Ve üçüncüsü de gözlem yaptıkları üçüncü bölgede tabii ki içinde bulunduğumuz Samanyolu galaksisinin merkezindeki SGR -A yıldız bölgesinden, Sagittarius A yıldız bölgesinden, dünya boyutlarındaki bir çanağı oluşturabilmek için de çeşitli ülkelerdeki yüksek irtifa sahalarında yeni yeni merkezler kuruldu.

Bunlar milimetre ve milimetre altı seviyesinde dalga boy larını yakalayabiliyorlar. Öyle olduğu için de daha önce benzeri görülmemiş bir doğrul ukla görüntüleme ve kara delikler tarafından oluşturulan mal zemelerin dinamik evrimini izlemenin önünü açmış oluyorlar. İşte bu EHT İşbirliği, bu tür son teknoloji astronomik ölç ümleri gerçekleştirmenin yanı sıra, kara delik olay ufkunun yakın çevresinde meydana gelen fiz iksel koşulları ve temel süreçleri de ele alıyorlar.

Bunların teorik ve simülasyon çalışmalarını da gerçekleştir iyorlar. Gelelim Nisan 2017'de başlayan EHT gözlem kampanyasına çünkü bugün açıklanan veriler oraya dayanıyor. Az önce de belirttiğim gibi EHT gözlemleri için uygulanan tekniğe çok uzun temel Interferometri, VLBI adı veriliyor. VLBI dünyadaki farklı ülkelere dağıtılmış bir dizi radyo teleskopunu birleştirip astronomideki en yüksek çözünürlükt eki görüntüleri sağlıyor.

Şimdi bu Interferometri kavramını biraz daha netleştirmek için müzikle ilgili bir benzetme yapabiliriz. Dünyayı böyle 88 tuşlu bir piyanoya benzetelim. Eğer öyle olsaydı onun farklı yerlerindeki teleskoplar da piyanonun farklı tuşları gibi olurdu. Şimdi bu gördüğünüz videoda EHT'deki teleskop sayısını art tırıyormuşuz gibi bir şarkı çalıyoruz. Başlangıçta bu şarkının sadece bir notasını duyacaksınız ve devam ettikçe daha fazla nota duymaya başlayacaksınız.

Ve en sonunda da tanıdık bir şarkı melodisi ortaya çıkmaya başlayacak. Müzik İşte aynı mantıkla dünyanın farklı yerlerindeki teleskoplar da bir bütünün farklı parçalarını yakalayıp sonra da bu yak aladıkları bilgileri birleştiriyorlar. Birleştirdikleri bilgi bu kez bir şarkıya değil de bir görü ntüye dönüşüyor. Özellikle 1.3 mm dalga boyundaki kısa radyo dalgalarında yapılan gözlemlerle Aydaki şu büyüklükteki bir pimpon topunu bile Görüntülemeye eş bir büyüklük bir çözünürlük elde ediliyor.

Bu dalga boyutlarında dünya atmosferinin etkisini de en aza indirgeyebilmek için gözlemler belli bölgelerde yapılıyor dediğim gibi. Mesela Şili'deki Atakama çölünde ya da Güney İspanya'daki bir bölgede Fransa'nın alplerinde, Havai'deki yüksek volkanların tep elerinde Güney Kutbu gibi böyle hem yüksek hem berrak hem de kuru bölgelerde yapılıyor. Bunlardan sadece Şili'deki Atakama gözlem evinde yani Alm ada 64 tane çanak var.

İşte EHT projesi kapsamında birkaç yıllık gözlemlerin hazır lık aşamasının ardından ilk gözlem kampanyası 4-14 Nisan 2017 tarihleri arasında gerçekleşti. Bu 10 günlük süreçte toplanan tüm veriler Korelatör adı verilen özel süper bilgisayarlarda analiz ed ildi. EHT gözlemlerinin analizi için Bond'daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü'nde ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki HealthTech gözlem evinde 2 tane korelatör yani süper bilgis ayar var.

Bu korelatörler her bir teleskopta toplanan o muazzam ver iyi işliyor. Her bir teleskoptan toplanan bu muazzam bilgi o derece mu azzam ki on binlerce DVD'de saklanabilmeye eş değer. Dolayısıyla bunları böyle hard disklere falan koyup ancak o hard diskleri ulaştırarak işleyebilmeleri mümkün hale geliyor. Şimdi bu gördüğümüz görsel işte o bilgilerin yeni teknikler le, algoritmalarla toplanıp Bugüne kadar oluşturulmuş en geniş kara delik kütüphanes inin içinde elde edilmiş görüntülerin bir birleşimi diye biliriz.

Şimdi ben aklımıza gelebilecek bazı soruları da sorup kendi kendime yanıtlamaya çalışacağım. Çünkü bir altlık sağlaması açısından önemli görüyorum bunları. Her şeyden önce Samanyolu'nun merkezi hakkında bugüne kadar bildiklerimiz nelerdi? Orada işte takım yıldızları var. Sagittarius, Officius, Yay, Yılancı, Scorpius, Akrep takım yıldızları. O yönde baktığımızda galaksimizin merkez bölgesinin yer ald ığını biliyoruz bugüne kadar biliyorduk.

Orada üç ışık yılı çapındaki bir bölgede yaklaşık 10 milyon tane yıldız var. İşte bu merkezi bölge yıldızlar arası tozun varlığı nedeni yle görünür ışık açısından bize gizlenmiş durumda. O yüzden muamma diyorum, bilmece diyorum. Radyo dalgalarının keşfedilip de uzayda gözlem yapılmaya başlandığı ilk günlerden beri oradan gelen karmaşık bir astronomik radyo kaynağı olduğunu biliyorduk. Fark etmiştik.

Bu karmaşık yapıya da Sagittarius A yıldız ismini vermiştik . Buradaki A harfi belirli bir takım yıldız için radyodaki en parlak kaynak anlamına geliyor. Yıldız ifadesi de bir atomun uyarılmış halinden yola çık arak atom fiziğine benzetilerek verilmiş bir isim. Bunlar standart astronomik tanımlamalar. İşte Sagittarius A yıldızın olay ufku bugün gözlemlendi. Peki ne kadar uzaklıkta? Bizden 27.000 ışık yılı uzaklıkta.

Yani gördüğümüz ışık 27.000 yıl önce yola çıkmış. Bugün yakalanan ışık. Şimdi bunu da bir ölçeye oturtmak gerekirse eğer Samanyolu galaksisinin çapı 106.000 ışık yılı. 27.000 ışık yılı olduğuna göre dörtte bir mesafesinde diye biliriz toplam çapının. Bizim dünyamız nasıl güneşin çevresinde dönüyorsa güneş de bir anlamda bu galaktik merkezin etrafında dönüyor. Güneşle beraber tüm yıldızlar. Tabi onun dönüşü bir yıl değil 240 milyon yıl sürüyor.

Peki bu galaktik merkezdeki kara delik ne kadar büyük? 4 milyon güneş kütlesi olarak ifade ediliyor. Bu UCLA ve MPI'deki araştırma grupları tarafından galaktik merkezdeki yıldızlar üzerinde, S yıldızları deniliyor, üzerinde yapılan en son gözlemlere göre bu kara deliğin 4 milyon güneş kütlesi civarında olduğu düşünülüyor. Ama büyüklüğü öyle değil. Bu kütlenin kapladığı alan 6 milyon kilometre yarı çapında.

Yani Dünya ile ay mesafesinin 15 katı çapındaki bir alanda 4 milyon tane güneş toplanmış gibi hayal edebiliyor. Karanlık bir güneş. Bir de bu yapı 4,5 dakikada bir dönüşünü tamamlıyor. Daha önce fotoğrafı paylaşılan ilk kara delik M87'deki çok daha uzaktaydı. Çok daha büyüktü. 6,5 milyar güneş kütlesindeydi. Yani bugünkü açıklanan görseldekinden 1600 kat daha büyüktü . Dolayısıyla arada böyle bir farklılık da var.

Şimdi ben birazcık daha perspektifimi genişletmek istiyorum . Galaksi hakkında bildiklerimizi ne zamandan beri biliyoruz onları bir gözden geçirelim. Bu konudaki en önemli ilk isim şüphesiz 1610'da teleskopla gözlemler yapmaya başlayan İtalyan Galile. 1785'te İngiliz astronom William Herschel Samanyolunun il kel bir haritasını çıkarıyor. Sonra hemen 1918'lere geçiyoruz. Amerikalı gökbilimci Harlow Shapley giriyor devreye ve Sam anyolunu çevreleyen küresel yıldız kümelerinden oluşan bir halinin orada Segeterius yay takım yıldızındaki bir bölgede merkezl endiğini buluyor.

Az önce de söylediğim gibi bu bölge optik teleskoplarla göz lenmesi çok zor bir yer. Işık bizden kendisini gizliyor. Kalın gaz ve toz bulutları tarafından engelleniyor bu. Dolayısıyla radyo teleskoplarının icat edilmesi çok önemli bir kilometreye taşı. Bell Telefon Laboratuvarlarında mühendis olan Karl Jansky 1932'de dünyanın ötesinden gelen radyo dalgalarının ilk kez keşfini yapıyor. ve radyo astronominin de babası unvanını kazanıyor.

Tespit ettiği emisyonun Samanyolunun merkez bölgesinden geldiğini de göstermiş oluyor bu sayede. Şimdi bu bölge daha sonraları o takım yıldızdaki en parlak radyo emisyon kaynağı olarak SGRA şeklinde adlandırıldı. 1951'de de Avustralyalı radyo astronomlar emisyonun yerini biraz daha daralttılar ve muhtemelen galaksinin tam merkez inden geldiğini söylediler. Nihayet 1974 yılında o bölgedeki bu kaynağın ancak bir kara delik tarafından gerçekleştirilebileceği dolayısıyla orada teorik olarak bir kara delik olması gerektiği söylendi.

O bölgeye ilişkin daha sonraki en heyecan verici gelişmesi 2002 yılında yaşandı. Şimdi oraya böyle bir yakınlaşacak olursak, zoom yapacak olursak merkezdeki bazı yıldızların görünmeyen bir nesnenin etrafında döndüğünü fark ediyoruz. Almanya'daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden Re inhard Genzel liderliğindeki bir ekip bu SGRA yıldız yakın ındaki S2 adlı yıldızların yörünge hareketiyle ilgili 10 yıl ı aşkın bir çalışmayı açıkladılar 2002'de.

Yani bu görüntüyü böyle 10 yıllık bir timelapse şeklinde düşünebiliriz. Ve o bölgedeki bir yıldıza bakarsanız özellikle kara deliğe çok yaklaştığını fark ediyorsunuz ama yutulmuyor. Kara deliğin 17 ışık saati yakınından geçiyor. Bu güneşle Plüton arasındaki mesafenin sadece 3 katı demek. Bizim için çok büyük biliyorum ama kozmoz ölçeğinde düşünd üğümüzde çok küçük bir mesafe. Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli bir kara deliğin şimdiye kadarki en ikna edici kanıtı olduğundan bu gözlemi yapan kişiler 2020 yılında Nobel Fizik Ödülünü kazandılar.

400 yıl öncesine kadar sadece gözlerimizle gördüğümüz kadar bir evrende yaşadığımızı sanıyorduk. Çok küçüktü vizyonumuz. Teleskopların icadı ile gözlerimiz biraz daha açıldı. Ve son 100 yılda radyo teleskopların da kullanımıyla çok daha uzakları anlamaya başladık. Ve bugün galaksimizin merkezinde ne olduğunu gördük. İlk kez. Ve bu sadece bir başlangıç. İzlediğiniz için teşekkür ederim. Bir sonraki videoda görüşmek üzere.