Samanyolu'nun merkezinde tarihi keşif! Kara deliğin dönüşü ilk kez gözlemleniyor

Samanyolu'nun merkezinde yer alan devasa kara delik Sagittarius A*, S301 adlı yıldızın olağanüstü yörüngesi sayesinde bilim dünyasında merak uyandıran bir dönemece girdi. S301 yıldızı, 8.7 yıllık kısa yörüngesi ve ışık hızının yüzde 8'ine ulaşan hızıyla, Sagittarius A*'ya şimdiye dek hiçbir yıldızın yaklaşmadığı kadar yaklaştı. Bu yakın temas, kara deliğin dönüş hızını ve eksenini ilk kez doğrudan ölçebilme olanağı sunuyor. Astronomlar, Sagittarius A*'nın kütlesini büyük bir doğrulukla bilirken, dönüşü hâlâ gizemini koruyordu. S301'in gözlemleri bu bilinmezi çözmek için kritik bir fırsat olarak görülüyor.

Felix Mang: 'S301 kara deliğin 140 katı yakınlığa ulaştı'

S301, 2023 yılı başında, yaklaşık 25 bin kilometre/saatlik etkileyici bir hızla Sagittarius A*'nın yanından geçti. Astronomlar, bu gözlemi Şili'deki Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) Çok Büyük Teleskopu'nun dört dev aynasını GRAVITY adlı özel bir aletle birleştirerek gerçekleştirdi. Bu teknoloji, galaksimizin merkezindeki bireysel yıldızları ayırt etmeye imkân tanıyor. S301'in yörüngesi, daha önce rekoru elinde tutan S55 yıldızından üç yıl daha kısa. Yıldız, kara deliğe en yakın noktasında yaklaşık 1.1 milyar mil (1.78 milyar kilometre) mesafeden geçti. Bu uzaklık, Dünya ile Güneş arasındaki mesafenin 12 katına, S2 yıldızının en yakın geçişinden ise 10 kat daha yakın. Felix Mang, Max Planck Uzay Dışı Fizik Enstitüsü'nde doktora öğrencisi ve ekibin önemli üyelerinden biri olarak, S301'in bu kadar yakın geçişinin kendilerini şaşırttığını belirtti. Mang, "Bu yıldız, kara deliğin kendisinin yaklaşık 140 katı bir yarıçapa kadar yaklaştı. Bu, Güneş ile Satürn arasındaki mesafeye denk geliyor," diyerek gözlemin önemini vurguladı. S301'in sıradan bir yıldız olması, bu kadar yakın bir geçişte parçalanmadan kalabilmesini sağladı. Dev yıldızlar bu mesafede hayatta kalamazken, S301'in hidrojen yakan, Güneş'ten biraz daha ağır bir yıldız olması, bu gözlemi mümkün kıldı.

Stefan Gillessen: 'Einstein'ın teorisi için kritik bir test'

S301'in yörüngesi, kara deliğin çevresindeki uzay-zamanı nasıl büktüğünü gözlemlemek için eşsiz bir fırsat sunuyor. Newton fiziğiyle açıklanamayan bu bükülme, her yörünge tamamlandığında elipsin uzun ekseninin yaklaşık iki derece dönmesine neden oluyor. Sagittarius A*'nın dönüşü ise bu harekete ek bir burulma etkisi katıyor. Ekip, S301'in yörüngesindeki bu ekstra dönüşü her turda onda bir dereceye kadar ölçebildi. Bu, 2020'de S2 yıldızıyla gözlenen kaymaya oldukça yakın bir değer. Ancak S301'in daha kısa ve yakın yörüngesi, kara deliğin dönüşünü çok daha hassas biçimde tespit etmeye olanak tanıyor. Araştırmanın başındaki Stefan Gillessen, "İlk kez, gerçekten büyük bir kara deliğin dönüşünü çok doğrudan ölçebileceğiz. Bu, Einstein'ın genel görelilik teorisinin önemli bir testi olacak," sözleriyle bu keşfin önemine dikkat çekti. Felix Mang ise, bu ölçümün sadece Sagittarius A*'nın değil, evrendeki diğer süper kütleli kara deliklerin de nasıl oluştuğuna ve geliştiğine dair değerli ipuçları sunacağını belirtti. Sagittarius A*'nın tipik bir kara delik olması halinde, elde edilecek bulgular galaksilerin büyüme süreçlerinin anlaşılmasına da katkı sağlayacak.

Dört teleskoplu gözlemle S301'in izleri bulundu

S301, oldukça sönük bir yıldız olmasına rağmen, çevresindeki parlak yıldız kalabalığı içinde ayırt edilebildi. Astronomlar, Şili'deki ESO'nun dört büyük teleskopunu GRAVITY cihazıyla birleştirerek, galaksinin merkezinden gelen zayıf sinyalleri güçlendirdi. S301, 2023 baharında Sagittarius A*'nın hemen kuzeybatısında tespit edildi ve sonraki aylarda dışarı doğru ilerledi. 2024 yılında ise görüş alanından çıktı. Ekip, yıldızın geçmişteki konumlarını belirleyebilmek için eski gözlem verilerini inceledi. 2017 ve 2021 yıllarındaki gözlemlerde, S301'in beklenen noktalara yakın pozisyonlarda bulunduğu anlaşıldı. Toplamda on dokuz farklı pozisyon, yıldızın gökyüzünde uzun, ince bir elips çizdiğini ve sekiz yıldan fazla bir süre boyunca bu hareketin izlendiğini ortaya koydu. S301'in yörüngesinin bu kadar sıkı ve kısa olması, Sagittarius A* çevresinde şimdiye dek gözlenen en kısa yörünge olarak kayda geçti.

Kara deliğin dönüşü yörüngeyi nasıl etkiliyor?

Kara deliğin kütlesi, S301'in yörüngesinde Newton fiziğinin ötesinde bir sapma yaratıyor. Her döngüde yörüngenin uzun ekseninin yaklaşık iki derece dönmesi, genel görelilik teorisinin öngördüğü bir etki. Ancak Sagittarius A*'nın dönüşü, bu harekete ek olarak uzay-zamanı da buruyor. Dönmekte olan bir kara delik, çevresindeki uzayı sürükler ve bu etki, kara deliğin dönüş hızına ve ekseninin yönüne bağlı olarak değişiyor. S301'in yörüngesinde gözlenen ekstra kayma, bu sürüklenmenin doğrudan bir göstergesi olarak değerlendiriliyor. Ekip, GRAVITY ve gelecekte devreye girecek MICADO adlı yeni bir cihaz sayesinde, Sagittarius A*'nın dönüş hızını ve eksenini 1'in en hızlı dönebildiği bir ölçek üzerinde 0.2'nin altında bir hassasiyetle belirlemeyi hedefliyor. Bu ölçüm, kara deliklerin doğası ve evrimiyle ilgili temel sorulara yanıt arayan bilim insanları için büyük önem taşıyor.