Ünlü Kara Delik Görüntüsü Yanlış mı?

Álvaro Quintana

Kara delikler, evrendeki en gizemli nesneler arasındadır. Işık bile kaçamadığı aşırı eğriliğe sahip uzay-zaman bölgeleridir. Kavram, Albert Einstein'ın uzay-zaman eğriliğinin bildiğimiz anlamda kütle çekimi olduğunu çıkarmasıyla ortaya çıktı.

Önemli noktaları göster

Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi'ndeki araştırmacılar, Sgr A* üzerindeki Olay Ufku Teleskobu verilerini yeniden analiz etti ve akresyon diskini 2022 görüntüsünde gösterilen şekilden daha uzatılmış olabileceğini buldular.
Yeni analiz, diskin doğu yarısının, ışık hızının %60'ına kadar dönen madde nedeniyle Doppler etkisiyle daha parlak olduğunu gösteriyor.
Görüntüde görülen orijinal dairesel şekil, EHT'nin interferometrik verilerindeki analitik hatalar ve veri boşlukları nedeniyle ortaya çıkmış olabilir.
Bilim insanları, optik sistemler veya veri boşluklarının neden olduğu bozulmaları anlamak için nokta yayılım fonksiyonunu (PSF) kullanıyorlar, bu da önceki görüntüde yapay parçalara katkıda bulunmuştu.
Akresyon hızları ve kara deliğin kendi dönüşü gibi birçok faktör, akresyon diskini şekillendiriyor ve doğru şekilde yakalamayı son derece karmaşık hale getiriyor.
Sgr A*'nın daha iyi görüntülenmesi, boşlukları doldurmak ve çevre hakkında daha net bilgi elde etmek için gelecekteki radyo interferometri tekniklerindeki gelişmeleri gerektiriyor.
Yeniden analiz, akresyon diskinin yapısının daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunabilir ve galaksimizin merkezindeki kara deliğin doğasını daha kesin bir şekilde ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.

İlk Görüntü

Samanyolu galaksisinin merkezindeki Sgr A* kara deliğinin o ilk büyüleyici görüntüsünü hatırlıyor musunuz? Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi (NAOJ) araştırmacılarına göre, bu görüntü tamamen doğru olmayabilir. Bunun yerine, Sgr A* etrafındaki akresyon diski, 2022'de ilk gördüğümüz dairesel şekilden daha uzatılmış olabilir. NAOJ bilim insanları, Olay Ufku Teleskobu (EHT) ekibi tarafından Sgr A* üzerinde yakalanan verileri farklı analiz yöntemleri uygulayarak inceledi. EHT'nin verileri, sekiz yer tabanlı radyo teleskopu ağından geliyor. Orijinal analiz, karanlık bir merkezi bölgeyi çevreleyen parlak halka benzeri bir yapı gösteriyordu. Farklı bir şekle yol açan yeniden analiz, diskteki maddenin hareketleri ve dağılımı hakkında içgörüler sunuyor. Her iki ekibe de adil olmak gerekirse, radyo interferometri verilerini analiz etmek son derece karmaşıktır. NAOJ astronomu Miyoshi Mikato'ya göre, dairesel görünüm imge yapım yönteminden dolayı ortaya çıkmış olabilir. Mikato, "Halka görüntüsünün, Olay Ufku Teleskobu'nun görüntü analizi sırasında meydana gelen hatalardan, bir kısmının gerçek astronomik yapı değil, bir artefakt olmasından kaynaklandığını varsayıyoruz," önerdi.

Kara Deliğin Görünümünü Açıklamak

Peki, NAOJ'un yeniden analizinde Sgr A* nasıl görünüyor? Miyoshi, "Görünümümüz doğu-batı yönünde biraz uzatılmış, doğu yarısının batı yarısından daha parlak olduğunu görüyoruz. Bu görünümün, kara delik etrafındaki akresyon diskinin ışık hızının %60'ı civarında döndüğünü ifade ettiğine inanıyoruz." dedi. Akresyon diski, 4 milyon güneş kütleli kara deliğe doğru "lavabonun etrafında spirallenerek" düşüyor gibi, son derece sıcak materyallerle dolu. Akresyon diski boyunca dönerken, sürtünme ve manyetik alanlar, materyali ısıtarak onu X-ışınları ve görünür ışığı yanı sıra radyo dalgaları yayarak parlamasına neden olur. Kara deliğin kendi dönüşü de dahil olmak üzere çeşitli faktörler, akresyon diskinin şeklini etkiler. Ayrıca, akresyon hızı (yani, diske giren madde miktarı) ve materyalin açısal momentumu, tümünü etkiler. Kara delik tarafından dayatılan kütle çekimi gücü, akresyon diskinin görünümünü bozar. Bu bozulma biçimi, onu doğru şekilde yakalamayı son derece zorlaştırır. Görünüşe göre, diskin varsayılan her iki mevcut şekli—Olay Ufku Teleskobu'ndan dairesel orijinal görünüm veya NAOJ ekibinin uzatılmış görünümü—doğru olabilir.

Ama Neden Kara Deliğin Görünümleri Farklı?

Her iki ekip de aynı verileri kullanarak Sgr A*'nın hafifçe farklı görünümlerine nasıl ulaştı? Miyoshi, "Hiçbir teleskop, astronomik bir görüntüyü mükemmel şekilde yakalayamaz." dedi. EHT'nin gözlemleri için, geniş aralıklı teleskoplardan gelen interferometrik verilerde boşluklar olabilir. Veri analizi sırasında, bilim insanlarının eksiksiz bir görüntü oluşturmak için özel teknikler kullanması gerekir. EHT ekibi de böyle yaptı, bu da "yuvarlak kara delik" görüntüsüyle sonuçlandı. Miyoshi'nin ekibi, bulgularını özetleyen bir makale yayınladı. Bu makalede, 2022'de EHT tarafından yayımlanan halka yapısının, EHT verilerinin düzensiz nokta yayılım fonksiyonu (PSF) tarafından neden olduğu bir artefakt olduğunu öneriyorlar. Nokta yayılım fonksiyonu (PSF), bir görüntüleme sisteminin ilgi alanındaki bir nokta kaynağıyla nasıl başa çıktığını açıklar. Optiklerdeki kusurlar (veya bu durumda, interferometrideki veri boşlukları) nedeniyle meydana gelen bozulma miktarının ölçülmesine yardımcı olur. Başka bir deyişle, boşlukları "doldurmak" konusunda sorunlar vardı. NAOJ ekibi, verileri yeniden analiz edip farklı bir haritalama yöntemi kullanarak veri boşluklarını düzeltmeyi sağladı. Bu, Sgr A* akresyon diskinin uzatılmış bir şekline yol açtı. Fantın yarısı daha parlak görünüyor ve bunun, disk hızla dönmeye devam ederken, Doppler güçlendirmesi nedeniyle olduğunu öne sürüyorlar. Yeni analiz edilen veriler ve uzatılmış görüntünün, kara delikten birkaç Schwarzschild çapında uzakta yer alan diskin bir kısmını gösterdiğini, hızla döndüğünü ve 40 ila 45 derece açıyla görüldüğünü belirtiyorlar.

Sonraki Adımlar Neler?

Bu yeniden analiz, Sgr A* akresyon diskinin aslında nasıl göründüğünü daha iyi anlamaya katkıda bulunması bekleniyor. Sgr A*'nın EHT çalışması, 2022 görüntüsünün yayımlanmasına sebep olmuş ve kara deliğin çevresini haritalamaya yönelik ilk kapsamlı deneme olarak not edilmiştir. EHT konsorsiyumu, bu ve diğer kara deliklerin daha iyi ve ayrıntılı interferometrik imgelerini üretmek için geliştirmeler üzerinde çalışıyor. Nihayetinde bu, daha doğru görünümlere yol açması bekleniyor. Takip çalışmaları, akresyon diskinin gözlemlerindeki boşlukları kapatmalıdır. Ek olarak, kara deliğe yakın çevrelerin ayrıntılı çalışmaları, diskin içinde gizlenen kara deliğe dair daha fazla kanıt sağlaması bekleniyor.