İlk Karadelik Görüntüleri

İki yüzün üzerinde araştırmacının yer aldığı uluslararası bir araştırma grubu, ilk kez bir karadeliği doğrudan görüntülemeyi başardı. Karadelik, Dünya’ya yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 ya da kısaca M87 olarak adlandırılan bir gökadanın merkezinde yer alıyor. Gökadanın ismi dolayısıyla M87* olarak adlandırılan karadeliğin görüntüsünü elde etmek için dört ayrı kıtadaki sekiz ayrı radyo teleskobun (radyo dalgalarına duyarlı teleskop) topladığı veriler bir araya getirilerek analiz edildi. Üretilen dört ayrı görüntüde de karadelik bir ışık halkası tarafından çevrelenmiş karanlık bir bölge olarak görülüyor.

Karadeliklerin varlığı genel görelilik kuramı tarafından tahmin edilmişti. Karadelikleri diğer gökcisimlerinden ayıran en önemli özellik, etraflarında bir olay ufku olmasıdır. Bir kez olay ufkunu geçerek karadeliğin içine düşen bir cismin bir daha olay ufkunun dışına çıkması mümkün değildir. Çünkü olay ufkunun içindeki kurtulma hızı (bir gökcisminin çekiminden kurtulmak için ulaşılması gereken hız) ışık hızından daha büyüktür. Işık hızından daha hızlı hareket etmek mümkün olmadığı için hiçbir şey bir karadeliğin çekiminden kurtulamaz.

Karadelikler, ışık yaymadıkları için doğrudan gözlemlenemezler. Ancak olay ufkunun dışındaki elektrik yüklü parçacıklar, karadeliğin çekiminin etkisiyle ivmelendiklerinde ışık yayarlar. Dolayısıyla yoğun madde bulutuyla çevrelenmiş bir karadeliğin ışık halesinin ortasında bir gölge gibi görünmesi beklenir.

Bir karadeliği doğrudan görüntülemek çok zordur. Bugüne kadar herhangi bir karadeliği doğrudan görüntülemek mümkün olmamıştı. Yakın zamanlarda sonuçlanan çalışmanın başarıya ulaşmasının nedeniyse tek bir teleskop tarafından toplanan verilerin değil, yeryüzünün farklı bölgelerindeki çok sayıda teleskobun topladığı verilerin kullanılması.

Olay Ufku Teleskobu (EHT) olarak adlandırılan teleskoplar dizisi dört ayrı kıtadaki sekiz radyo teleskoptan oluşuyor. Birbirinden bağımsız biçimde çalışan teleskoplar gökcisimleri tarafından yayılan radyo dalgalarını algılıyorlar. Karadelikler gökyüzündeki diğer radyo dalgası kaynaklarıyla karşılaştırıldıklarında hem çok daha küçük hem de çok daha solgundurlar. Bu yüzden gökbilimciler karadeliği daha net “görebilmek” için karadelik ile Dünya arasındaki bulutların içinden geçebilen kısa boylu radyo dalgalarına odaklanmışlar.

Bir karadeliğin görüntüsünü elde edebilmek için açısal çözünürlüğün de çok yüksek olması gerekiyor. Bir teleskobun açısal çözünürlüğü antenin büyüklüğüyle birlikte artar. Ancak yeryüzündeki hiçbir teleskobun açısal çözünürlüğü bir karadeliği gözlemlemeye yetecek kadar yüksek değildir. Araştırmacıların farklı teleskoplar tarafından yapılan eş zamanlı gözlemlere yönelmesinin nedeni de tam olarak bu. Dört ayrı kıtadaki sekiz ayrı teleskop, eş zamanlı olarak uzayın aynı bölgesine odaklandıklarında, sanki çözünürlüğü Dünya büyüklüğündeki tek bir radyo teleskobun çözünürlüğüne denk bir teleskopmuş gibi çalışabiliyorlar. Böylece bir karadeliği gözlemlemeye yetecek açısal çözünürlüğe ulaşmak mümkün oluyor.

Araştırmacılar M87*’yi gözlemlemeye 5 Nisan 2017’de başlamışlar. Teleskopların bulunduğu bölgelerdeki hava durumu tahminlerine dayanılarak tüm teleskopların aynı anda M87*’yi gözlemleyebileceği dört tarih belirlenmiş. Her bir teleskop bu tarihlerde toplam bir milyon gigabaytlık veri toplamış. Daha sonra bu veriler bir araya getirilerek analiz edilmiş. Dört ayrı gurubun farklı yöntemler kullanarak yaptığı çalışmalar sonucunda karadeliğin dört ayrı fotoğrafı üretilmiş. Fotoğraflar birbirine çok benziyor. Tamamında bir ışık halesiyle çevrili karanlık bir bölge var. Araştırmacılar, görüntünün merkezindeki karanlık bölgenin karadeliğin “gölgesi” olduğunu düşünüyor.

Yapılan çalışmayla ilgili altı ayrı makale Astrophysical Journal Letters’ın bu konuya ayrılmış özel bir sayısında yayımlandı.