Olay Ufku Teleskopu İlk Kara Delik Resmini Çekti

Dünya çapında sanal bileşik teleskop Olay Ufku ilk kara delik resmini çekti. Küresel M87 galaksisinin merkezinde yer alan süper kütleli kara delik 6,5 milyar Güneş kütlesi ve 40 milyar km çapında. Öyle ki Güneş’in yerinde olsa Voyager 1 sondasına erişir ve Oort Bulutu hariç her şeyi yutardı. Peki ilk kara delik fotoğrafı nasıl çekildi?

Dünya çapında 8 yer bazlı radyo teleskopun internet üzeriden birleştirilmesiyle kurulan sanal bileşik teleskop Olay Ufku ilk kez bir kara deliğin fotoğrafını çekti. ABD Ulusal Bilim Vakfı ve Olay Ufku Teleskopu ekibi, kara delik fotoğrafı çektiklerini 10 Nisanda yaptıkları açıklamada duyurdu.

Kara deliğin gölgesi

Dünya’dan yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzakta, Virgo galaksi kümesinde yer alan ve 120 bin ışık yılı çapında olan küresel M87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik, 6,5 milyar Güneş kütlesinde ve yaklaşık 40 milyar km çapında.

Kara delikler ışığı yuttuğu için bildiğimiz anlamda ışığı keserek gölge yapmıyor. Ancak, ışığı güçlü yerçekimiyle bükerek kendi çevrelerinde yörüngeye girmeye zorluyor ve böylece büyük bir gölge oluşturuyor. Bu aktif gölge kara deliğin sınırı olan olay ufkundan çok daha büyük oluyor.

M87 galaksisinin aktif süper kütleli kara deliği de 100 milyar km çapında bir gölge oluşturuyor. Olay Ufku teleskopu işte bu gölgenin fotoğrafını çekmiş bulunuyor. Yoksa kara deliğin olay ufkunu doğrudan göremiyoruz; ama gölgeden 2,5 kat küçük olan bu çemberi fotoğrafta işaretleyebiliyoruz.

İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?

 

Keskin gözlü olay ufku

Dünya çapında sanal bileşik teleskop Olay Ufku’nun çektiği fotoğraf oldukça bulanık. Ancak, bu çok büyük bir başarı: Bir kere Dünya’dan 55 milyon km uzaktaki karanlık bir cismin fotoğrafını çekmiş oluyoruz. Üstelik kara deliğin parlak bir gaz ve toz bulutunun ardından gizleniyor olmasına rağmen.

İkincisi kara deliğin gölgesini görmeyi de onu saran parlak gaz bulutunun ışığına borçluyuz: Bu ışık kara delik çevresinde yörüngeye girerek gölgelenmek veya kara delik tarafından yutulmak yerine uzaya kaçıyor.

Sonuç olarak kara deliği saran birikim diskinin ışığı uzayda 55 milyon ışık yılı yol alıyor. Bu sırada uzaydaki gaz ve toz bulutları tarafından perdelenmeden ve Dünya atmosferi tarafından yutulmadan yeryüzündeki teleskoplara ulaşıyor. Bize erişen fotonun yolculuğu gerçek bir bilimsel mucize oluyor.

İlgili yazı: Kara delikler ne kadar büyük ve elektron kara delik mi?

 

Olay ufku çanakları

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, Olay Ufku teleskopları kundağı motorlu çanak antenlerden oluşan radyo teleskoplar. Nasıl olur da ışığı görürler?” Bunun da iki sebebi var:

Öncelikle ışık tıpkı radyo dalgaları gibi bir elektromanyetik dalgadır; yani ışığın dalga boyunu uzatırsanız radyo dalgasına dönüşür. Kısacası bize ulaşan radyo dalgaları kara deliği saran gazların ışığının uzantısıdır.

İkincisi de radyo teleskoplarının aldığı sinyalleri bilgisayar yardımıyla görselleştirmek ve yapay renkli fotoğraflar üretmek mümkündür. Biz de bir kara deliğin ilk kez fotoğrafını çekerken bunu yaptık. Gerçekten de halihazırda yutmakta olduğu parlak gaz ve toz bulutunun arkasında gizlenen bir kara deliği görünür ışıkta nasıl göreceğiz?

Olay ufku için şükredelim

Bunu ancak radyo dalgaları ve özellikle de milimetre dalgalarını gören çanak antenlerle başarabiliriz. Sonuçta milimetre dalgaları kalın toz bulutlarının içinden geçerek Dünya’ya ulaşabiliyor. Kısacası bir kara deliği görmenin en iyi yolu radyo teleskop kullanmaktır.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Neden M87?

Öyle ya, bizim galaksimizin merkezinde de küçük süper kütleli kara delik var. Bize göre dev gibi, ama kardeşlerine göre mini minnacık olan bu süper kütleli kara delik (SagittariusA*) sadece 4,4 milyon Güneş kütlesi ve 44 milyon km çapında.

Dolayısıyla M87’nin yanında çok küçük kalıyor; ama Samanyolu’nun merkezi de yalnızca (!) 28 bin ışık yılı uzakta yer alıyor. Siz de 55 milyon ışık yılı uzaktaki M87’ye bakarak neden bizim kara deliğin fotoğrafını çekmediğimizi merak edebilirsiniz.

Bunun sebebi Dünya’nın galaksi diskinde yer alması ve kalın toz bulutları ile süper parlak yıldız kümelerinin kara delikle aramıza girmesi. Öyle ki Sagittarius A* cismini henüz Olay Ufku bile doğrudan göremedi.

Ayrıca Sagittarius A* aktif bir süper kütleli kara delik değil; yani kendi süper parlak gaz bulutunu (birikim diskini) oluşturup gölgesiyle kontrast yapmıyor. Pasif sayılabilecek bu küçük kara deliği görmek gerçekten zor oluyor. Elbette Olay Ufku onun da resmini çekecek ama daha zaman var.

Bulanık resim

Dün bazı okurlarım kara delik resminin bulanık olduğunu söylediler. Valla zor beğenirlik yapmayın. Dünya çapındaki Olay Ufku Teleskopu o kadar keskin gözlü ki Paris’te otursanız New York’taki bir kızın tuttuğu gazeteyi okumanızı sağlardı. O bulanık fotoğrafta o kadar çok bilimsel bilgi gizli ki kara delikleri baştan tanımamızı sağlayacak. Üstelik gelecekte çok daha net resimler çekeceğiz. 🙂

İlgili yazı: Evrende Kaç Kara Delik Var ve Nerede?

 

Olay Ufku büyüklüğü

Kara delikler ne kadar çok madde yutarsa çapı o kadar büyüyor. Ancak, ışığı bükerek yarattıkları gölge her zaman için olay ufkundan birkaç kat büyük oluyor. Sadece kara deliği saran büyük bir gaz ve toz bulutu yoksa belirgin gölge oluşmuyor.

O zaman da kara delikleri arka plandaki galaksi ışığını bükerken görebiliyoruz. Kara deliklerin yarattığı güçlü yerçekimi merceği, arkadan gelen ışığı balıkgözü efekti gibi büküyor (tam bir kavanoz dipli dünya olgusu).

Olay ufku nasıl çalışıyor?

Dünya’daki 8 radyo teleskop farklı zamanlarda inşa edilen, farklı bant genişliğinde çalışan ve farklı teknolojiler kullanan sistemler. Bu yüzden birlikte çalışmaları için hepsine özel bilgisayar takılması gerekti. Ancak, en büyük sorun birbiriyle eşzamanlı çalışmalarını sağlamaktı.

İlgili yazı: Kara Delik Resmi Çeken Dünya Boyunda Teleskop

 

Atom saatleri

Bilim insanları teleskopları eş zamanlamak için bunlara hidrojen atomu saatleri taktılar. Hidrojen atomları çok düzenli aralıklarla titreşiyor. Öyle ki atom saatleri 10 milyon yılda sadece 1 saniye geri kalıyor.

Olay Ufku teleskopları da 2017 yılında eşzamanlı çalıştıkları sürede M87 kara deliğini 1,3 mm’lik dalga boyunda gözlemlediler. Sekizi de çanağını bir anda aynı çevirerek görüntü almaya başladılar. Öyle ki Olay Ufku birimleri günde 350 terabayt veri üretti ve bütün bunlar helyum gazıyla soğutulan yüksek performanslı sabit disk sürücülerinde depolandı.

Dünya’da bu kadar bant genişliği olmadığı için bilim insanları bu sürücüleri uçakla yanında taşıdı. Nitekim uçak yolculuğu bir gün sürse de her seferinden birkaç petabayt veri getirdiğiniz için gerçek bant genişliğiniz 24 saat boyunca internete yükleyebileceğiniz veri kapasitesini aşıyor. 😉

Elbette 8 ayrı teleskoptan gelen bu kadar veriyi tutarlı resimler halinde birleştirmek de süper bilgisayar gücü istiyordu. Bilim insanları da Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü ve MIT Haystack Gözlemevi bilgisayarlarını kullanarak bu verileri güzel fotoğraflar halinde birleştirdiler.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Einstein anısına

Fizikçiler kara deliklerin ışığı bükmesini Einstein’ın görelilik teorisiyle hesaplıyor. Bu nedenle Olay Ufku Teleskopu kurulumuna da genel göreliliğin 100. yılında, 2015’te başladılar. Nitekim bu teori ilk kez 1919 yılındaki güneş tutulmasında test edilmişti. Bilim insanları Güneş’in gölgelenmesi sayesinde yerçekimiyle büktüğü yıldız ışığını görmeyi başardı.

Nitekim Olay Ufku Teleskopu ekibi de ilk kez kara delik fotoğrafı çektiklerini 2019’da, yani genel göreliliğin test edilişinin 100. yılında duyurdu. Doğrusu Einstein’ı onurlandırmak için bundan iyi bir yol bulunamazdı.

Harvard & Smithsonian Asrofizik Merkezi’nde çalışan ve aynı zamanda Olay Ufku Teleskopu proje direktörü olan Profesör Sheperd S. Doeleman diyor ki “İlk kez bir kara deliğin fotoğrafını çektik. Bu 200’den fazla araştırmacının ortak çabasıyla gerçekleşen olağanüstü bir başarıdır. Şimdi kara delik mercek etkisinin yarattığı gölgeye bakarak M87 kara deliğinin özelliklerini inceleyeceğiz.”

Nitekim astrofizikçiler teleskopların çektiği fotoğrafları tek tek karşılaştırarak yerçekimi gölgesinin hep aynı yerde olduğunu gördüler. Böylece kara deliğin gölgesini görüntülediklerinden emin oldular. Ardından tüm teleskopları aynı noktaya çevirip kara deliğin fotoğrafını çektiler.

İlgili yazı: Interstellar Filmi Ne Kadar Gerçekçi?

 

Girişimölçer tekniği

Olay Ufku için gereken teleskoplar atmosferin görüntüleri bulandırarak radyo sinyallerini zayıflatmasını önlemek amacıyla yüksek irtifada yer alıyor.

Bunların arasında Hawaii ile Meksika’daki sönmüş volkanlar, Arizona dağları, İspanya’daki Sierra Nevada dağı, Şili’deki Atacama çölü ve Antarktika yer alıyor. Hepsinin ortak noktası havasının çok kuru olması.

Çok Uzun Tabanlı Girişimölçüm (VLBI) teknolojisi kullanan Olay Ufku sistemi işte bu 8 teleskopu birleştirerek ilk kara delik resmini çekti. Sanallaştırma kullanan Olay Ufku’nun çözünürlüğü bu sayede 20 mikro açı saniyesine erişti ki bu, Dünya’dan bakıp Ay’daki bir tablet ekranını görmekle aynı şey.

Kimler katıldı?

Başta ALMA olmak üzere; Olay Ufku sistemine APEX, IRAM 30 metre, James Clerk Maxwell, Alfonso Serrano Büyük Milimetre, Milimetre Altı Dizi, Milimetre Altı ve Güney Kutbu teleskopu katıldı. Tüm süreç ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi ve koordine edildi.

İlgili yazı: Kara Delik Bombası: En Büyük Enerji Kaynağı

 

İnsanlığa armağan

Sanal bileşik Olay Ufku Teleskopu proje direktörü Sheperd S. Doeleman, “Bir kuşak önce imkansız olarak kabul edilen bir şeyi başardık” diyor. “Teknolojideki çığır açıcı gelişmeler sayesinde dünyanın en iyi radyo gözlemevlerini birbirine bağladık ve yenilikçi algoritmalar kullanarak kara deliklerin olay ufkuna yepyeni bir pencere araladık.”

Sırada ne var derseniz öncelikle Samanyolu galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik Sagittarius A* cismini görüntüleyeceğiz ve şansımız yaver giderse bir gün çarpışmak üzere olan kara deliklerin de fotoğrafını çekebileceğiz. Çarpışan nötron yıldızlarından sonra bu harika bir gelişme olur.

Peki çarpışan kara deliklerin ürettiği kütleçekim dalgalarına veri depolayabilir miyiz? Böylece göremeyeceğimiz kadar uzak gezegenlerdeki dünya dışı uygarlıklara mesaj gönderip Herkes Nerede diye sorabilir miyiz? Şurası kesin ki insanlığın ufkunu bilimle genişletmeye devam edeceğiz.

M87 kara deliğine göz atalım

¹Focus on the First Event Horizon Telescope Results