Kara delikler, ışığın bile kaçamadığı kozmik oburlar olarak kabul edilir. Birkaç yıl önce Event Horizon Telescope (EHT) işbirliğiyle yayınlanan M87 galaksisinin ve Samanyolu’nun merkezindeki kara deliklerin görüntülerinin yeni bir çığır açmasının nedeni de budur.
Goethe Üniversitesi Frankfurt’taki ekibiyle birlikte bulgularda önemli bir rol oynayan Prof. Luciano Rezzolla, “Bu görüntülerde gördüğünüz kara deliğin kendisi değil, yakın çevresindeki sıcak maddedir” diye açıklıyor.
“Madde hala olay ufkunun dışında döndüğü sürece (kaçınılmaz olarak içeri çekilmeden önce) prensipte tespit edebileceğimiz son ışık sinyallerini yayabilir.”
Görüntüler esas olarak kara deliğin gölgesini gösteriyor. Bu bulgu artık bu aşırı kozmik nesnelerin ardındaki teorileri yakından inceleme fırsatının önünü açıyor.
Şimdiye kadar Einstein’ın genel görelilik teorisi, uzay ve zamanın tanımlanması söz konusu olduğunda fizikte altın standart olarak kabul ediliyor. Kara deliklerin özel çözümler olarak varlığını tüm özellikleriyle birlikte öngörüyor. Buna, ötesinde her şeyin (ışık dahil) kaybolduğu olay ufku da dahildir.
Rezzolla, “Ancak, benzer şekilde kara deliklerin varlığını öngören başka varsayımsal teoriler de var. Bu yaklaşımlardan bazıları, çok spesifik özelliklere sahip maddenin varlığını ve hatta şu anda bildiğimiz fizik yasalarının ihlal edilmesini gerektiriyor.” Diyor.
Frankfurt merkezli fizikçi, Şanghay’daki (Çin) Tsung-Dao Lee Enstitüsü’nden meslektaşlarıyla birlikte dergide bu tür alternatif teorileri kontrol etmek için yeni bir olasılık sundu. Doğa Astronomi.
Şimdiye kadar bu teorilerin çürütülmesine ya da onaylanmasına olanak sağlayacak sağlam bir veri elde edilemedi; araştırmacılar gelecekte süper kütleli kara deliklerin gölge görüntülerini kullanarak bu durumu değiştirmeyi planlıyor.
Rezzolla, “Bunun için iki şey gerekiyor” diye açıklıyor. “Bir yandan, yarıçaplarını mümkün olduğunca doğru bir şekilde belirlemek için kara deliklerin yüksek çözünürlüklü gölge görüntüleri, diğer yandan ise çeşitli yaklaşımların Einstein’ın görelilik teorisinden ne kadar güçlü bir şekilde saptığının teorik bir açıklaması.”
Bilim insanları şimdi, farklı varsayımsal kara delik türlerinin görelilik teorisinden nasıl ayrıldığına ve bunun gölge görüntülere nasıl yansıdığına dair kapsamlı bir açıklama sundular.
Bunu araştırmak için ekip, kara delikleri çevreleyen kavisli uzay-zamandaki madde ve manyetik alanların davranışını taklit eden son derece karmaşık üç boyutlu bilgisayar simülasyonları gerçekleştirdi. Araştırmacılar daha sonra bu simülasyonlardan parlayan plazmanın sentetik görüntülerini oluşturdular.
“Asıl soru şuydu: Kara deliklerin görüntüleri çeşitli teoriler arasında ne kadar önemli ölçüde farklılık gösteriyor?” Tsung-Dao Lee Enstitüsü’nün başyazarı Akhil Uniyal açıklıyor.
Buradan, gelecekteki yüksek çözünürlüklü ölçümlerle, genellikle belirli bir teori lehine karar verilmesine izin verebilecek net kriterler elde edebildiler. EHT’nin mevcut çözünürlüğünde görüntülerdeki farklar hâlâ çok küçük olsa da, çözünürlük arttıkça bu farklar sistematik olarak artıyor.
Bu sorunu çözmek için fizikçiler, çok farklı teorik yaklaşımları birleştiren evrensel bir kara delik karakterizasyonu geliştirdiler.
Rezzolla, “EHT işbirliğinin astrofiziğe en önemli katkılarından biri, kara delikleri test edilebilir nesnelere dönüştürmektir” diye vurguluyor.
“Beklentimiz, görelilik teorisinin bugüne kadar defalarca olduğu gibi kendini kanıtlamaya devam etmesidir.”
Şu ana kadar sonuçlar Einstein’ın teorisiyle uyumlu. Ancak ölçüm belirsizliği hala o kadar yüksek ki, yalnızca birkaç egzotik olasılık göz ardı edildi.
Örneğin, M87’nin merkezindeki ve Samanyolu’muzun merkezindeki iki kara deliğin, çıplak tekillikler (olay ufku olmayan) veya solucan delikleri olması pek olası değildir; kontrol edilmesi gereken diğer birçok teorik olasılıktan sadece ikisidir.
Fizikçi, “Yerleşik teorinin bile, özellikle kara delikler gibi aşırı nesnelerle sürekli olarak test edilmesi gerekiyor” diye ekliyor. Einstein’ın teorisinin geçersiz olduğu kanıtlanırsa bu çığır açıcı olurdu.
EHT bu tür ölçümler için olağanüstü fırsatlar sunar. Dünya genelindeki birkaç büyük radyo teleskopunun bu işbirliği, ilk kez kara deliklerin yakın çevresinin keskin bir şekilde görülebilmesini sağlayarak, Dünya büyüklüğünde bir teleskopa eşdeğer bir çözünürlüğe ulaşıyor. Gelecekte Dünya’daki ek teleskopların EHT’ye entegre edilmesi planlanıyor.
Bilim adamları ayrıca uzayda genel çözünürlüğü önemli ölçüde artıracak bir radyo teleskopu da umuyorlar. Böylesine yüksek çözünürlüklü bir görüntü ile kara deliklerle ilgili çeşitli teorilerin zorlu bir teste tabi tutulması mümkün olacaktır.
Yeni sunulan çalışmanın gösterdiği gibi, bu, yay saniyesinin milyonda birinden daha az açısal çözünürlük gerektirir; bu, Dünya’dan aydaki bir madeni paranın görüntülenmesiyle karşılaştırılabilir. Bu, bugünün yeteneklerini aşsa da, birkaç yıl içinde gerçekleştirilmesi bekleniyor.
