Bilim insanı tarafından yayınlanan ilk kara delik fotoğrafı hakkındaki haberleri muhtemelen duymuşsunuzdur. Bu resim sadece astronomi alanı için değil tüm dünya için şaşırtıcı bir haberdi. Bu resim yeni bir bilgi kapısına doğru atılan ilk adımdı. Evren her geçen gün yeni bilgilerle daha da aydınlanıyor ve bu sayede gezegenimizin ötesindeki tüm gizemleri daha iyi anlayabiliyoruz.

Geçtiğimiz günlerde on iki ödül sahibinin 2020 Nobel Ödülü'ne layık görüldüğünü ve her birinin araştırma ve keşifleriyle insanlığa nasıl önemli katkılarda bulunduğunu gördük. Hepsi harika araştırmacılar ve burada her biri hakkında konuşmayı çok isterdik, ancak bugün ilk kara delik resminin bağlamını daha iyi açıklamak ve anlamak için Nobel Fizik Ödülü sahipleri Roger Penrose, Reinhard Genzel ve Andrea Ghez'in çalışmalarından bahsedeceğiz.

Nobel Ödülü'nün resmi internet sitesine göre, ödül sahipleri "kara delik oluşumunun genel görelilik kuramının sağlam bir öngörüsü olduğunu keşfettikleri için" ve "galaksimizin merkezinde süper kütleli kompakt bir cisim keşfettikleri için" ödüle layık görüldüler. Penrose etkileyici matematiksel yöntemlerle kara deliklerin Einstein'ın görelilik teorisiyle bağlantılı olduğunu kanıtlarken, Reinhard Genzel ve Andrea Ghez'in çalışmaları Samanyolu galaksimizin merkezinde bugün Sagittarius A* adıyla bilinen bir kara delik olduğunu reddedilemez bir şekilde kanıtladı.

Nobel Fizik Ödülü 2020

Konuyu tam olarak anlayabilmemiz için kara delikler hakkında birkaç temel kavramı bilmemiz gerekiyor: "Kara delik nedir?"; "Nasıl oluşurlar? Nerede bulabiliriz?"

Bilmemiz gereken ilk şey, astronomi alanındaki birçok konuda çok kullanılan bir kavram olan uzayzamanın ne olduğudur. Uzayzaman, üç boyutu uzay ve bir boyutu zaman olan dört boyutlu bir manifolddur, bir koordinat sisteminde (x,y,z,t)'ye sahip oluruz. İlginç bir gerçek de bu koordinat sistemindeki tek bir noktaya olay denmesidir. Bununla birlikte, bir kara deliğin tanımını elde edebiliriz.

Kara Delik bir uzay-zaman bölgesidir Yerçekimi o kadar ama o kadar güçlüdür ki, herhangi bir gaz, toz, parçacık ve hatta ışık bile ondan kurtulamaz! Hepsi kütleçekim kuvvetiyle kara deliğin içine doğru güçlü bir şekilde çekiliyor ve bilim insanları için bugün bile bilinmeyen bir yere giderek yok oluyorlar. İşin ilginç yanı, eğer ışık bile bu kuvvetten kurtulamıyorsa, bir kara deliği görmek, hatta nerede olduğunu bilmek mümkün değildir. Siyah bir arka planda siyah bir nesneyi görmeye çalışmak gibi, göremezsiniz ya da görseniz bile çok zordur. Peki, bilim insanları bunu nasıl yapıyor?

Teorik olarak, kara delikler genellikle güneşten çok daha ağır olan çok büyük bir yıldızın ömrünün sonunda çökmesiyle oluşur. Kütle, ölü yıldızın bir kara deliğe mi yoksa bir nötron yıldızına mı dönüşeceğine karar vermek için çok önemli bir faktördür. Bu süper kütleli yıldız yerçekimi nedeniyle çok küçük bir alana sıkışır ve genel görelilik teorisine göre bu kompakt kütle uzay-zamanı deforme edebilecek bir kara delik oluşturur.

Bu uzay-zaman deformasyonu, yoğun kütleli cismin merkezine doğru bir çekim ivmesi kuvveti yaratır. Bu kuvvet nedeniyle kara deliğin yakınındaki gaz ve parçacıklar dönme hızı kazanmaya başlar ve zorla kara deliğin içine çekilir. Bu fenomene karadeliğin Yığılma diski.

Bu yerçekimi ve sürtünme kuvveti, elektrik yüklü tüm gaz ve parçacıkların sadece sıcaklık artışına değil, aynı zamanda kızılötesi veya X-ışını gibi farklı frekanslarda elektromanyetik bir radyasyon üretmesine neden olur. Bu şaşırtıcı özellik sayesinde bir kara delik "görülebilir". Bu iyi bir şey ama bilim insanının işini yüzde 100 kolaylaştırmıyor, takip edebileceğiniz bir frekansa sahipsiniz ama yine de "oh bakın, gökyüzünde bir kara delik var" diyemiyorsunuz. Kara deliğin ışığını normal bir yıldızla bir tutamayız; birbirlerinden çok farklılar. Ama iyi haber şu ki, başlangıçtaki siyah nesne şimdi siyah arka planda hafifçe aydınlanmış durumda.

Kara deliğin ilk resminde yığılma diskini görebiliyoruz. Bu durumda kara delik Güneşimizden 6,5 milyon kat daha ağırdır ve dünyadan 53 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 galaksisinde yer almaktadır. Bu görüntü, dünya çapında sekiz farklı teleskop, Event Horizon Teleskobu ve diğer bazı uzay teleskopu misyonlarının Nisan 2017'de M87'den aynı anda yakaladıkları verilerle mümkün oldu. Her biri kara delikten farklı bir veri yakaladı ve daha sonra hepsi bir araya getirilerek görüntü oluşturuldu. Kulağa kolay ve tek adımlık bir iş gibi gelebilir ancak bilim insanlarının tüm verileri ve bunlarla nasıl başa çıkacaklarını, hangi algoritmayı kullanacaklarını ve nasıl kullanacaklarını tam olarak anlamak için çok çalışmaları gerekti.

Genzel 1997'de yayınladığı bir makalede, 1992'den 1996'ya kadar beş farklı yıldan toplanan verilerin Sgr A*'nın hemen yakınında hızlı hareket eden yıldızları yakaladığını ve bu yıldızların ortasında çok büyük ve ağır bir karanlık kütlenin bulunduğunu göstermiştir. Makalede "Bu yoğunlukta normal yıldızların, yıldız kalıntılarının ya da yıldızaltı oluşumların kararlı bir konfigürasyonu yoktur" denmektedir (GENZEL ve ark., 1997). Sonuç olarak, "Samanyolu'nun çekirdeğinde büyük bir kara delik olmalı".

Ghez tarafından 1998 yılında yayınlanan bir başka makalede, iki yıl süren bir çalışma sonucunda aynı yerde aynı hareket başlangıçları tespit edilmiş, makalede de belirtildiği gibi "hem yıldız yüzey yoğunluğunun hem de hız dağılımının tepe noktaları, kara delik adayı (o zamanlar hala aday) Sgr A*'nın konumuyla tutarlıdır" (GHEZ vd., 1998). Çalışmada kullanılan görüntüler, yığılma diski tarafından yayılan frekans türü olan yakın kızılötesi dalga boyları ile elde edilmiştir.

İşte bu makalelerin yer aldığı kısa bir liste:

GENZEL, R. ve diğerleri. Samanyolu'nun merkezindeki karanlık kütlenin doğası üzerine. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, v. 291, n. 1, p. 219-234, 11 out. 1997.

GHEZ, A. M. ve diğerleri. Sagittarius A\ast'ın Çevresindeki Yüksek Uygun Hareketli Yıldızlar: Galaksimizin Merkezinde Süper Kütleli Bir Kara Deliğin Kanıtı. The Astrophysical Journal, v. 509, n. 2, p. 678-686, dez. 1998.

GHEZ, A. M. ve diğerleri. Samanyolu'nun Merkezi Süper Kütleli Kara Deliğinin Uzaklık ve Özelliklerinin Yıldız Yörüngeleri ile Ölçülmesi. The Astrophysical Journal, v. 689, n. 2, p. 1044-1062, dez. 2008.

Evren ne kadar güzel değil mi?

Tüm bunlar zaten inanılmaz, ancak Nobel Fizik Komitesi Başkanı David Haviland'ın dediği gibi, daha gelecek çok şey var "...bu egzotik nesneler hala cevap bekleyen ve gelecekteki araştırmaları motive eden birçok soru ortaya koyuyor. Sadece iç yapılarıyla ilgili sorular değil, aynı zamanda bir kara deliğin yakın çevresindeki aşırı koşullar altında yerçekimi teorimizi nasıl test edeceğimizle ilgili sorular da var". Ve biz burada olacağız, bir sonraki molayı dört gözle bekliyoruz! Bu arada, bu yılın ödül sahiplerine teşekkür ediyoruz Roger Penrose, Reinhard Genzel ve Andrea GhezSen harikasın!

Roger Penrose'un çalışmaları hakkında da bir şeyler okumak isterseniz, burada onun çalışmalarını anlatan birkaç makale bulabilirsiniz. Bunlardan bir tanesi efsanevi Stephen Hawking. Bu makalelere buradan da göz atabilirsiniz:

HAWKING, S.; PENROSE, R. Uzay ve Zamanın Doğası. Amerikan Fizik Dergisi, v. 65, n. 7, p. 676-676, 1 jul. 1997.

EHLERS, J.; RINDLER, W.; PENROSE, R. Relativistik Mekaniğin Temeli Olarak Enerji Korunumu. II. American Journal of Physics, v. 33, n. 12, p. 995-997, 1 dez. 1965.

NEWMAN, E.; PENROSE, R. Spin Katsayıları Yöntemiyle Yerçekimsel Radyasyona Bir Yaklaşım. Journal of Mathematical Physics, v. 3, n. 3, p. 566-578, 1 maio 1962.

PENROSE, R.; RINDLER, W. Relativistik Mekaniğin Temeli Olarak Enerji Korunumu. American Journal of Physics, v. 33, n. 1, p. 55-59, 1 jan. 1965.

Herhangi bir astronomi alanıyla ilgili bir projeniz veya sunumunuz varsa, içeriğinizi daha verimli, öğretici ve eğlenceli hale getirmek için Mind the Graph'yi kullanabilirsiniz! Tema hakkında iyi resimler elde etmenin zor olduğunu biliyoruz, bu yüzden size bu konuda yardımcı olmak için buradayız, astronomi hakkındaki içeriğimizi kontrol edebilirsiniz tam burada.

İhtiyacınız olan her şeyi Mind the Graph'de bulabilirsiniz ve eğer bulamazsanız, size yardımcı olabiliriz!

Gelin bilimde iletişimi birlikte geliştirelim! Denemeye hazır mısınız?

İlgili Makaleler
logo-abone ol

Haber bültenimize abone olun

Etkili görseller hakkında özel yüksek kaliteli içerik
bilimde iletişim.

- Özel Rehber
- Tasarım ipuçları
- Bilimsel haberler ve trendler
- Öğreticiler ve şablonlar