Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamlarının uzun ve özenli çalışması, M87 adlı süper kütleli bir canavar olan kara deliğin olay ufkunun ilk doğrudan görüntüsünü üretti.
Bu görüntü kara delikler hakkındaki fikirlerimizin çoğunu doğruladı.
Ancak fotoğrafçılık ortaya çıktığında bilim durmadı. Bilim adamları, bir gün bu nesneleri ayrıntılı olarak nasıl göreceğimizi daha fazla tahmin etmek için M87 hakkında öğrendiklerini genel görelilikle birlikte temel alan hesaplamalar yaptılar.
Kara delikler inanılmaz derecede kütleçekimsel olarak yoğundur. Sadece ışık hızı bile yerçekiminden kaçınmak için çok yavaş değil, aynı zamanda olay ufkunun ötesinde etraflarındaki ışık yolunu da büküyorlar.
Geçen bir foton çok yaklaşırsa, kara deliğin etrafında yörüngede olacaktır. Bu, 'fotonik halka' veya 'foton küresi' denilen şeyi yaratır; bu, birikme diskinin iç kenarı boyunca, ancak olay ufkunun dışında kara deliği çevrelediği tahmin edilen mükemmel bir ışık halkasıdır.
Aynı zamanda en kararlı iç yörünge olarak da bilinir ve bunu 1978'de astrofizikçi Jean-Pierre Luminet tarafından oluşturulan aşağıdaki resimde görebilirsiniz.
(Jean-Pierre Luminet)
Kara deliğin ortamının modelleri, fotonik halkanın sonsuz ışık halkalarından oluşan karmaşık bir alt yapı oluşturması gerektiğini öne sürüyor – biraz da sonsuz bir aynada gördüğünüz etkiye benzer.
Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden astrofizikçi Michael Johnson, “Kara delik görüntüsü aslında bir dizi iç içe geçmiş halka içeriyor” dedi.
Her bir ardışık halka kabaca aynı çapa sahiptir, ancak ışığı gözlemciye ulaşmadan önce kara deliğin etrafında birkaç kez döndüğü için giderek daha 'keskin' hale gelir. '
(Etkinlik Ufuk Teleskobu)
M87'nin bu tarihi ilk fotoğrafında (yukarıda), parlak turuncu-altın bir parça olan toplama diskini görüyoruz. Merkezdeki siyah kısım, kara deliğin gölgesidir. Aslında foton küresini göremiyoruz çünkü çözünürlük onu çıkaracak kadar yüksek değil, ama kara deliğin gölgesinin kenarı boyunca konumlandırılması gerekiyor.
Görebilseydik, o zaman bu yüzük bize kara delik hakkında çok önemli şeyler söyleyecektir. Yüzüğün boyutu bize bir kara deliğin kütlesini, boyutunu ve hızını söyleyebilir. Bunları toplama diskinden belirleyebiliriz, ancak foton halkası, daha doğru ölçümler için verileri daha da sınırlandırmamıza izin verir.
Araştırmacılar makalelerinde, “Her halka, evrenin herhangi bir yerinden bir fotonik kabuk tarafından toplandıktan sonra gözlemcinin ekranına merceklenmiş fotonlardan oluşuyor” diye yazıyorlar.
Bu nedenle, absorpsiyonun olmadığı idealleştirilmiş bir ortamda, her halka, tüm evrenin ayrı bir üssel olarak çarpıtılmış görüntüsünü içerir ve sonraki her halka görünür evreni yakalar. Set birlikte, bir kara delikten bakıldığında görünen evrenin tarihini yakalayan film çekimlerine benziyor. '
Johnson ve ekibi, gelecekteki gözlemlerde foton halkalarının tespit edilip edilemeyeceğini belirlemek için simülasyonlar kullandı. Kolay olmasa da, yapılabileceğini anladılar.
M87 çekimi, bir ustalık ve işbirliği harikasıydı. Dünyanın dört bir yanındaki teleskoplar, olay ufku teleskopu adı verilen çok uzun bir temel interferometre oluşturmak için birlikte çalıştılar; burada, dizideki teleskoplar arasındaki kesin mesafeler ve zamansal farklar, gözlemlerini birbirine yapıştırmak için hesaplanabilir. Bu – çok, çok basit terimlerle – Dünya büyüklüğünde bir teleskopa sahip olmak gibidir.
Johnson, “Bizi gerçekten şaşırtan şey, iç içe geçmiş halkaların görüntülerde çıplak gözle neredeyse görünmez olması – mükemmel görüntülerde bile – ancak interferometre adı verilen teleskop dizileri için güçlü ve net sinyallerdir,” dedi.
Çalışma, Science Advances dergisinde yayınlandı.
Kaynaklar: Fotoğraf: Bir kara deliğin etrafında dönen fotonlar. (Nicole R. Fuller / NSF)
