Geçen günlerde yaşanan bir gelişme başta fizik ve astronomi olmak üzere tüm bilim dallarını derinden etkiledi. 10 Nisan 2019’da, insanlık tarihinde ilk defa bir karadeliğin görüntüsünün alındığı duyuruldu! Daha spesifik olursak, Başak Takımyıldızı’nda bulunan Messier 87 isimli gökadanın merkezinde konumlanmış olan yüksek kütleli karadeliğin görüntüsü, 2 yıl süren meşakkatli işlemlerden geçtikten sonra yayınlandı. Görüntü, Event Horizon Telescope (EHT) isminde ve Dünya’nın farklı köşelerinde bulunan radyo teleskoplar tarafından ortaklaşa çalışılarak oluşturulmuş olan bir sistem tarafından 2017 yılında alınmıştı. Görüntü yayınlandığı gün adeta gündemi kasıp kavurdu ve bunun için çok haklı sebepler var.
Bu Gözlemin Önemi
Karadelikler, Einstein’in ortaya attığı genel görelilik teorisi tarafından öngörülen ve ışık dahil etrafında bulunan her şeyi karşı konulamayacak kadar büyük bir şekilde kendine çeken yüksek kütleli gök cisimleridir. Genel görelilik teorisi birçok kez bağımsız olarak doğrulandığı için fizikçiler arasında geniş ölçüde kabul almış bir teoridir. Bu kadar geniş kapsamda kabul almış bir teorinin öngörülerinin de ciddiye alınması da gayet doğaldır.
Fakat öngörüyü ortaya atan teori her ne kadar sağlam olursa olsun bilim insanları için öngörüleri doğrulamak her zaman hayati önemdedir. Karadeliklerin etrafında bulunan cisimlere olan etkisi geçmiş yıllarda da gözlemlenmişti fakat karadeliğin görüntüsünün doğrudan alınması diğer gözlemleri gölgede bırakacak seviyede bir gözlemdir. Bu gözlemin, genel görelilik teorisini zaten sağlam olan bilim camiasındaki konumunu daha da sağlamlaştırdığını rahatlıkla söyleyebiliriz.
Neden Bu Kadar Gecikti?
Bu yazıyı okuyanların çoğunun kafasına takıldığından şüphelendiğim bir şeye açıklık getirmek iyi olur. Karadeliklerin varlığından uzun zamandır bahsedildiğini biliyoruz. Astronomlar ve fizikçiler karadelikler hakkında konuşurken genellikle onların varlığından şüphe etmedikleri bir tavır takınırlar (ak deliklerin aksine). Peki neden bu kadar uzun bir süre boyunca ortalıkta temsili resimler dışında karadelik görüntüleri yoktu?
Bu sebeplerden bir tanesinin ipuçları “karadelik” isminde saklı. Karadelikler, etrafındaki ışığa bile kaçma şansı tanımayacak kadar dramatik biçimde uzay zamanı bükerler. Bu sebepten ötürü aşırı sönük olan ve şimdiki gözlem araçlar ile tespit edilemez olan Hawking ışımasını saymazsak karadelikler tamamı ile “kara”. Yani karadelikleri “görmenin” tek yolu parlak bir arka planda oluşturdukları gölgeyi tespit etmektir. Karadelikler, özellikle galaksilerin merkezinde bulunan süper kütleli olanlarından, Dünya’ya kıyasla ne kadar büyük olsalar da aşırı derecede uzak oldukları için düşürdükleri bu “gölge” tespit edilmesi gayet zor olan bir cisimdir. Yani söylediklerimizi kısaca toparlarsak ufak ve kara olmaları, karadelikleri evrende tespit edilmesi en zor gökcisimlerinden birisi yapar.
Bunlara Rağmen Nasıl Başardık?
Doğrusu M87’nin merkezindeki karadeliğin etrafında toplanma diski denilen “parıldayan” madde bulunmasaydı hiçbir güçlü teleskop bu karadeliği tespit edemezdi. Toplanma diski karadeliğin çekim gücüne kapılmış maddeden oluşur ve bu madde çok büyük hızlarla karadeliğin etrafında döner. Yüksek hızlarda dönen madde birbirine sürtünerek ısınır ve elektromanyetik radyasyon yayar (kara cisim ışıması vasıtasıyla). Aslında toplanma diskleri sadece karadeliklerin etrafında oluşan bir yapılar değildir. Yıldızların etrafında da bu madde bulutlarına rastlanır. Toplanma diskinden yayılan radyasyonun dalga boyu ise bu maddenin ne kadar ısındığına bağlıdır.
Karadelik etrafındaki tüm ışığı yutar. Yani karadeliğin etrafında ne kadar kuvvetli radyasyon olursa olsun ”olay ufku” denilen bir sınırın içindeki bölge tamamı ile karanlık görünür. Toplanma diskinin ortasında karanlık bir “daire” görürsek, bunun bir karadelik olduğunu rahatlıkla söyleyebiliriz. İşte EHT takımının tam olarak görüntülemeyi başardığı şey de budur.
Bu kadar yüksek çözünürlüklü bir görüntü elde etmek tek bir radyo teleskopla yapılacak bir iş değil. Şimdiki teknolojimiz, bu kadar ayrıntılı bir fotoğrafı tek başına çekebilecek açıklıkta bir radyo teleskop inşa edecek kadar gelişmiş değil. Bu sebepten dolayı bilim insanları, ilginç bir çözüm ürettiler: Birden fazla teleskopun verisini birleştirip bu veriyi tek bir radyo teleskoptan geliyormuşçasına analiz etmek. Bunun için Dünya’nın farklı köşelerinde bulunan radyo teleskopların verilerini çok hassas bir senkronizasyon ile birlikte işliyorlar ve sonuç olarak çok daha yüksek çözünürlüklü görüntüler ortaya çıkıyor. Verilerin 2017 yılında toplandığından bahsetmiştik. Görüntünün işlenmesinin bu kadar uzun sürmesinin sebebi de bu veri senkronize etme işleminin oldukça zor olmasıdır. Bu işlemi gerçekleştiren kodun önemli bir kısmını tasarlayan 29 yaşındaki doktora sonrası araştırmacı Katie Bouman’ın bu zor işlemin başarı ile tamamlanmasına katkısı büyük.
Hazırlayan: Timur Öner
İTÜ Astronomi Kulübü Üyesi