Gökbilimciler, galaksimizin kalbindeki bir canavar kara deliğinin ilk fotoğrafını ortaya koyuyor

Event Horizon Telescope’u (EHT) kullanan gökbilimciler, Samanyolu’nun Sagittarius A* adlı süper kütleli kara deliğinin ilk görüntüsünü aldılar.

Gökbilimciler uzun zamandır galaksimizin merkezinde bir kara delik hakkında spekülasyon yapıyorlar. Çekirdeğe yakın yıldızların gözlemleri, onların bir kara delik olduğunu düşündüren görünmez bir şeyin etrafında döndüklerini gösterdi. Bugünkü görüntü sürümü bir onaydır.

Sonuçlar bugün özel bir sayısında yayınlandı. Astrofizik Dergi Mektupları.

Kara delikler, olay ufku olarak bilinen eşiklerini geçen her şeyin bir daha geri dönmemek üzere içeri çekildiği, yerçekimi alanına sahip, nispeten küçük, görünmez, aşırı yoğun uzay bölgeleridir. Buna ışık da dahildir, bu nedenle yakındaki bir yıldızla etkileşime girmedikçe tespit edilmeleri çok zordur.

Bununla birlikte, 2019’da, Kanada da dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanından 200’den fazla gökbilimciden oluşan bir organizasyon olan EHT – başka bir galaksinin merkezindeki bir kara deliğin tarihi bir ilk fotoğrafını yayınladıMessier 87 (M87), çevreleyen gazın aydınlatılmasıyla kara deliğin gölgesini gösterdi.

M87 gibi, yeni yayınlanan görüntü de Sagittarius A*’nın (Sagittarius A-yıldızı olarak telaffuz edilir) gölgesini çevreleyen sıcak malzemeyi gösteriyor.

Görüntü, dünyanın altı yerindeki sekiz radyo teleskopu kullanılarak yapıldı: Şili, Meksika, İspanya, Hawaii, Arizona ve hatta Güney Kutbu. Birlikte kullanıldıklarında, çok daha ayrıntılı görüntüler elde edebilen dev, Dünya boyutunda bir teleskop görevi görürler. Hem M87 hem de Yay A* verileri 2017 yılında toplanmıştır.

Toplanan veriler, güzel resimlerden öte, yalnızca süper kütleli karadeliklerin oluşumuna değil, aynı zamanda erken evrende oynadıkları role ve çoğu bu karadeliklere ev sahipliği yapan galaksilerin kalbinde oynamaya devam ettikleri role de ışık tutabilir. kafa karıştıran yapılar

Zaten dünyadaki astronomların ve astrofizikçilerin umudu da bu.

Astrofizikçi ve Event Horizon Telescope projesinde işbirliği yapan bir bilim insanı olan Ue-Li Pen, bu yeni görüntüleri ve toplanan verileri, bir dinozoru anladığımızdan gerçekten görmeye kadar yeniden inşa etmek arasındaki farkla karşılaştırdı.

Toronto Üniversitesi’ndeki Kanada Teorik Astrofizik Enstitüsü’nde profesör olan Pen, “Bence dinozorlara benzetme, o kadar da farklı değil” dedi. “[It’s] biraz komşunuzun arka bahçesinde canlı bir dinozor görmek gibi: henüz ona dokunamıyoruz. Ama çok daha yakın ve çok daha yeni – ve ondan önceki her şeyden çok daha canlı.”

Bu görüntüleri elde etmenin zorlukları

İki kara deliğin görüntüsünü oluşturmak farklı zorluklar ortaya çıkardı. M87 söz konusu olduğunda, karadeliği bilinen en büyük kütlelilerden biridir. Güneşimizden altı milyar kat daha büyük ve Yay A*’dan 1.500 kat daha büyük. Ayrıca Sagittarius A*’dan 2.000 kat daha uzaktadır.

Yay A* ile daha yakınken, galaktik düzlem boyuncadır, bu da teleskopların kalın gaz, toz ve plazmadan geçmesi gerektiği anlamına gelir. Ayrıca kara deliği daha küçüktür ve güneşin kütlesinin 4,3 milyon katıdır.

“Yay A* için… neredeyse 2.000 kat daha küçük [than M87]Waterloo Üniversitesi’nde doçent, Perimeter Enstitüsü’nde öğretim üyesi ve EHT ekibinin bir üyesi olan Avery Broderick, “Bu, etrafında 2.000 kat daha kısa sürede hafif fermuarlar anlamına geliyor” dedi. “Yaklaşık 15 dakika. Böylece her 15 dakikada bir, bize yeni bir yüz sunmaya başlıyor.”

Tüm plazma, toz ve gaza bakmayı buzla kaplı bir pencereden bakmaya benzetiyor.

“Galaktik düzlemdeki radyo astronomisi aşağı yukarı böyle görünüyor – galaksilerin flotsam ve jetsamları buz rolünü oynuyor ve görüntüleri bulanıklaştırıyor ve çeşitlendiriyor” dedi.

“Bu sorunu çözerek, bulanıklığı gidermek için bazı oyunlar oynayabiliriz. Ancak gördüğünüz türde bir dalgalanma efektiyle nasıl başa çıkacağımızı ele almak, nasıl verimli bir şekilde yapacağımızı bulmamız gereken şeylerden biriydi, böylece biz de kaynağın neye benzediğini gösteren bir görüntü üretebilir.”

‘Başka hiçbir şeye benzemiyor’

Kara deliklerin büyüleyici bir tarihi var. Bunlar ilk olarak teorik fizikçi Albert Einstein tarafından 1915’teki genel görelilik teorisinde tahmin edilmişti. Kendi hesaplamaları bunları öngörmüş olsa da, Einstein, doğanın bir yıldızın kütlesi olan bir şeyi bu kadar kompakt bir uzaya ezebileceğine inanmıyordu. Ancak Birinci Dünya Savaşı sırasında Alman cephesinde siperlerde savaşan astronom ve fizikçi Karl Schwarzschild, bunların gerçekten var olabileceğini kanıtlamayı başardı.

Broderick, bu yeni görüntünün Einstein’ın genel görelilik teorisinin bir başka kanıtı olduğunu söyledi.

“Gölgelerin doğru boyutta olması, bence, Einstein’ın yerçekimi teorisinin, Einstein’ın genel göreliliğinin hâlâ 1.000’i geçtiğine dair inanılmaz bir onaydır” dedi. “Hala kendisine sorulan her soruyu doğru bir şekilde yanıtlıyor, bu bazen sinir bozucu oluyor, çünkü her zaman yeni ve farklı bir şey arıyoruz.”

EHT duyurusunda yer almayan Janna Levin, kara delikler hakkında mümkün olduğunca çok şey öğrenmeyi hayatının işi haline getiren ünlü bir astronom.

Barnard Koleji’nde fizik ve astronomi profesörü olan Levin, “Yıldızlar birçok yönden farklı olabilir. Kara delikler olamaz. Kara delikler neredeyse bir temel parçacık gibidir, aynı şekilde bir elektron da temel bir parçacık gibidir.” New York’taki Columbia Üniversitesi ve yazarı Kara Delik Hayatta Kalma Rehberi.

“Eğer belirli bir yükü, elektrik yükü, statik elektrik gibi elektrik yükü ve belirli bir kütlesi olan ve belirli bir şekilde dönen bir kara deliğim varsa, bu karadelikten kesinlikle ayırt edilemez. Bu üç sayı ile – üç sayı, bu o kara deliğin antimaddeden mi, karanlık maddeden mi, ansiklopedilerden mi, hayaletlerden mi, yıldızlardan mı, fotonlardan mı yapıldığını anlayamazdınız.

“Kendileri hakkında hiçbir şey ifşa etmezler.”

Kara deliklere olan hayranlığımız

Onları görmüş olsak da görmesek de, kara delikler uzun zamandır halkın hayal gücünü ele geçirdi. 1979’da Disney, bugün kötü şöhretli bir film olarak kabul edilen filmi yaptı. Kara delik. Ve bu yerçekimi canavarları, en son 2014 draması olan filmlerde görünmeye devam etti. yıldızlararası.

Bir kara deliğin nasıl görünebileceğine dair ilk gerçek fikrimizi o film sayesinde edindik. Nobel ödüllü astrofizikçi Kip Thorne, bir kara deliğin nasıl görünebileceğine dair gerçekçi bir vizyon sunmaya çalışmak için bir süper bilgisayarda hesaplamalar yaptı. Sonuç, kütleçekimsel mercekleme adı verilen büyük kütleçekimi nedeniyle etrafında ışığın büküldüğü bir kara deliğin gölgesiydi. M87’nin görüntüsü yayınlandığında, neredeyse mükemmel bir şekilde eşleşti.

Hem Broderick hem de Pen, kara delikleri daha iyi anlamanın, sırayla, yerçekimini bir bütün olarak daha iyi anlamamıza yardımcı olacağına inanıyor.

Broderick, “Geniş anlamda neden önemli? Eh, bu noktada biraz felsefe yapıyorum,” dedi. “Artık bu bilgi çağında yaşıyoruz, sizinle Zoom üzerinden konuşuyorum ve bilgisayarım Wi-Fi’de, size dünya çapında ışınlanan başka bir bilgisayarla iletişim kuruyor. Ve bunların hepsi Maxwell’in denklemleri sayesinde çalışıyor. , James Clerk Maxwell elektromanyetizmanın bazı tanımlarını yazdı.

“Maxwell’in cep telefonlarını tahmin edebileceğinden daha fazlasını bilmiyorum, yerçekimi çağının neler sağlayacağını. Bu yüzden hepimiz Jetson benzeri arabalarda uçuyor olabiliriz ya da evrende çarpışıyor olabilirsiniz.”