Bu yıl, M87 olarak bilinen süper kütleli kara deliğin parlak çöreğini ortaya çıkaran ilk kara delik görüntüsünün ortaya çıkışının beşinci yıldönümü. Görüntüyü oluşturan ekip kısa bir süre önce Dünya’dan 55 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan aynı kara deliğin ikinci bir görüntüsünü ortaya çıkardı. Bu görüntü EHT (Event Horizon Telescope) nin geliştirilmiş bir versiyonundan elde edildi ve kara deliğin önemli yönlerini doğrularken, aynı zamanda öğeyi çevreleyen diskten kaynaklanan ışık modelinde zaman içinde meydana gelen değişiklikleri de gösteriyor. Bu sürümden başlayarak işbirliği, gelişmekte olan kara delik görüntüleme alanına hizmet etmek için giderek daha sık güncellemeler sağlamayı amaçlamaktadır.
EHT İşbirliğinin bir üyesi olan astrofizikçisi Chael’e göre, M87*’nin ilk görüntüsü, veri analizi ve yorumlamasına yönelik çok sayıda teknik ve yaklaşımın geliştirilmesi, test edilmesi ve doğrulanmasını içeren zorlu bir çaba gerektirdi. Artık cihazımızı ve analiz çerçevelerimizi tam olarak anladığımız bir aşamadayız, bu nedenle sonuçları çok daha hızlı bir şekilde yayınlayabileceğimize inanıyorum.
Süper kütleli kara delikler son derece uzak ve kompakt nesnelerdir, bu da onları fotoğraflamayı son derece zorlaştırır. Dünya’dan görüldüğü kadarıyla M87* Ay’daki bir portakaldan daha büyük görünmemektedir.
M87*’nin 2019 görüntüsü, Nisan 2017’de dünyanın dört bir yanına dağılmış sekiz radyo teleskoptan elde edilen veriler kullanılarak oluşturuldu. Dizideki tüm teleskoplar aynı anda veri toplayarak bilim insanlarının bunları tek bir büyük radyo dalgası dedektörü olarak kullanmasına olanak sağladı. Bir radyo teleskop ne kadar büyük olursa, görüntüleyebileceği nesneler de o kadar küçük olur ve Dünya boyutundaki bir dedektör araştırmacıların süper kütleli kara delikler kadar küçük kaynakları gözlemlemesine olanak tanır.
EHT şimdiye kadar M87* ve Samanyolu’nun merkezi kara deliği Sagittarius A*‘yı görüntüledi.
EHT İşbirliği, Nisan 2018’de gerçekleşen ikinci veri toplama çalışması için diziye dokuzuncu bir teleskop (Grönland Teleskobu) ekleyerek EHT dizisinin M87* için daha hassas ölçümler yapmasını sağladı.
Teleskoplar çiftler halinde çalışır ve nihai görüntü kalitesi, çiftlerin ilgilenilen nesneye göre uzaklıkları ve yönleri tarafından belirlenir. Mükemmel bir görüntü elde etmek için, bu iki parametre için mümkün olan tüm değerlere sahip teleskop çiftlerine ihtiyacınız olacaktır. Dünya’nın dönüşü bazı ayrılıklar ve yönelimler ekler, ancak verilerde hala büyük boşluklar vardır. Ekip, dizideki fazladan bir çanakla bazı boşlukları kapatmayı başardı.
Her iki M87* fotoğrafı da kara bir diski, yani kara deliğin gölgesini, deliğin yörüngesindeki materyal tarafından üretilen ışığı temsil eden parlak bir küre ile çevrelenmiş olarak gösteriyor. Yeni görüntüyü oluşturan ekibin bir parçası olan NASA’dan Nitika Yurk, kara deliğin gölgesinin çapı ve ışıklı küresindeki ışık dağılımının her iki veri setinde de neredeyse aynı olduğunu ve bunun cesaret verici bir sonuç olduğunu söylüyor.
Bir kara deliğin gölgesinin çapı kütlesiyle orantılıdır. M87* ile ilgili diğer gözlemler, kara deliğin nispeten yavaş bir hızda kütle biriktirdiğini, bu nedenle küresinin yarıçapının öngörülebilir gelecekte sabit kalması gerektiğini gösteriyor.
Yurk, M87*’nin bir yıl boyunca önemli ölçüde değişmesini beklemiyorduk, diye açıklıyor. Fotoğrafların bu kadar yaygın bir tekdüzelik göstermesi oldukça cesaret verici.
Princeton Üniversitesi’nde astrofizikçi Lia Medeiros da dahil olmak üzere bu haber için görüşülen tüm bilim insanları bu düşünceyi paylaşıyor. Medeiros, daha önceki gözlemlerin tekrarlanmasının hem gözlem yönteminin hem de bulguların doğrulanması açısından kritik önem taşıdığına dikkat çekiyor. Tekrarlanan yıllar boyunca bu halka boyutu sabitliğinin, bilim insanlarının kara deliklerin nasıl davrandığını anladığına dair “önemli” bir kanıt sunduğunu söylüyor. Aynı sonucu iki kez elde etmek kulağa heyecan verici gelmeyebilir, ancak [işbirliği] için bu çok büyük bir şeydi.
Bununla birlikte, iki M87* fotoğrafı temel bir şekilde farklılık göstermektedir: kürenin en yüksek yoğunluklu kısmı birinci ve ikinci resimler arasında saat yönünün tersine 30° döndürülmüştür. Bu kayma, bir kara deliğin kaotik yığılma diskinden gelen emisyonun gücünün zamanla değişeceğini öngören genel teorik varsayımlarla tutarlıdır.
Bununla birlikte, EHT proje bilimci yardımcısı Mariafelicia De Laurentis’e göre, beklentileri takip etmek geçişi daha az ilginç hale getirmiyor. De Laurentis, bir kara deliğin yakın çevresinde neler olduğuyla ilgili hala pek çok bilinmeyen olduğuna dikkat çekiyor.
Çevredeki manyetik alanların zaman içindeki evrimi ve yığılma diski içindeki sıcak noktaların göçü, her ikisinin de bir kara deliğin ortaya çıkışını etkilemesi beklenmesine rağmen, hala tam olarak anlaşılamamıştır.
De Laurentis’e göre, 2017 ve 2018 gözlemleri arasındaki zıtlık, kara deliklerin ve yığılma disklerinin dinamik doğasını yakalamak için sürekli izleme ve analiz ihtiyacını vurgulamaktadır.
EHT İşbirliği, hem mevcut EHT ile hem de yeni nesil kara delik teleskoplarıyla sürekli izleme üzerinde aktif olarak çalışıyor. İşbirliği, 2017 ve 2018 çalışmalarına ek olarak 2021 ve 2022 yıllarında da bilgi topladı. Dizi Nisan ayında bu kez iki teleskopla daha veri toplayacak.
Ayrıca önceki yıllara göre daha yüksek frekanslı radyo dalgalarını da tespit edecek, 230’dan 345 gigahertz’e çıkacak. Chael bu ayarlamanın çözünürlüğü yaklaşık %30 oranında artıracağını tahmin ediyor. “Bu dramatik bir artış değil ama görüntüler daha keskin olacak.”
Daha yüksek performanslı iki teleskop da geliştirilmektedir: EHT gibi yalnızca yer tabanlı tesislere dayanacak olan Yeni Nesil EHT (ngEHT) ve Dünya yörüngesinde bir uzay aracı içerecek olan Kara Delik Kaşifi (BHEX). Şu anda planlandığı gibi, ngEHT toplamda 20 olmak üzere 8 teleskop daha içerecek ve ortaklığın daha fazla veri açığını kapatmasına olanak sağlayacaktır. Bu geliştirme aynı zamanda dizinin dinamik aralığını (tespit edebileceği en parlak ve en sönük sinyallerin oranı) önemli ölçüde artıracaktır.
Chael’e göre bu ölçütün 1000’e ulaşacağı tahmin ediliyor ve bu da EHT’nin dinamik aralığına göre 100 katlık bir iyileşmeyi temsil ediyor. Bu artış ngEHT’nin M87*’nin olay ufkundan daha uzaktaki yerleri, örneğin güçlü manyetik alanlara bağlı atom altı parçacıkların çekirdekten aktığı bölgeyi görüntülemesini sağlayabilir. Diğer teleskoplar bu jeti tespit etti, ancak EHT tespit edemedi. Chael, “Daha yüksek bir dinamik aralıkla, [jetin] çok daha sönük sinyallerine duyarlı olabilir ve onu daha dikkatli bir şekilde analiz edebiliriz” diye açıklıyor.
Bununla birlikte, ngEHT’nin çözünürlüğünün EHT’ninkinden önemli ölçüde daha yüksek olması olası değildir.
Kara delik teorisyeni ve BHEX ekibinin bir üyesi olan Alex Lupsasca’ya göre, bir uyduya bir teleskop monte etmek çözünürlükte 5 kat artış sağlayabilir ve bu da hem M87* hem de Sagittarius A* etrafında foton halkası olarak bilinen tahmini bir kara delik fenomenini gözlemlemek için yeterli olacaktır.
Foton halkasını görüntülemek kara delik fizikçileri için önemli bir amaçtır çünkü bu sayede şu anda güvenilir bir ölçüm aracı bulunmayan kritik bir parametre olan kara deliğin dönüşünü kesin olarak ölçebilirler.
Lupsasca, yüksek çözünürlüklü ve yüksek dinamik aralıklı gözlemler elde etmenin kara delikler hakkında öğrenebileceklerimiz konusunda tamamen yeni bir bakış açısı sağlayacağına inanıyor. “Kara delik astronomisi yüksek hassasiyetli dönemine giriyor; bunun bir parçası olmak hayatta bir kez karşımıza çıkacak bir fırsat.”
