BİLİM-TEKNOLOJİ

Kara delik nedir? Fotoğrafı nasıl çekildi?

İlk kez fotoğrafı çekilen kara deliğe, Hawaii dilinde “Derin, süslü karanlık oluşum” anlamına gelen “Powehi” adı verildi. Projede görev alan gök bilimciler, kullanılan teleskoplardan ikisinin Hawaii’de olması nedeniyle, 40 milyar km çapıyla Dünya’dan üç milyon kat daha büyük olan dev kara deliğe Hawaii dilinde bir ismin verilmesini uygun gördü.

Peki kara delik nedir? Samanyolunun merkezindeki kara deliğin kütlesi ne kadar büyük? Kara deliğin varlığı nasıl belli olur. Prof. Dr. Fuat İnce yazdı:

Kara Delik, Karadelik

On bir Nisan günü bütün Dünya ilk kez bir “Kara Delik” denen cismin resmini gördü. Kara delikler, 105 yıl kadar önce Einstein’ın ortaya koyduğu görelilik (izafiyet, relativite) kuramı uyarınca, uzun süredir bilim dünyası tarafından varlığı bilinen ama görünemeyen gök cisimleridir.

Kara delikler uzayda bilinen gök cisimlerinin en büyüğü ve en acayip özelliklere sahip olanıdır. En küçük bir kara deliğin kütlesi Güneşimizin on katı kadarı iken, gökadaların merkezindeki dev kara deliklerin kütlesi Güneşin milyonlarca hatta milyarlarca katına kadar çıkar. Bizim gökadamız Samanyolunun merkezindeki kara deliğin kütlesi Güneşin 4,3 milyon katı, resmi yayınlanan M87 kara deliğinin kütlesi ise Güneş’in 6,5 milyar katıdır.

Kara deliklerin kütlesi o kadar büyüktür ki kütle çekim kuvveti oradan hiçbir maddenin, hatta ışığın bile çıkmasına izin vermez. Bu nedenle bir kara deliğin içini görmek de mümkün değildir. Kara deliğin varlığı çevresindeki kozmik olaylarla belli olur.

Karadeliklerin uzaydaki büyüklükleri “olay ufku” denen bir tanım ile ifade edilir. Olay ufku, kara delik kütle çekim kuvvetinin artık oradan kaçmaya olanak vermeyecek bir düzeyde bulunduğu uzaklıktır. Yani olay ufkunun hemen dışında ışık hızı ile hala oradan uzaklaşmak mümkünken, içine düştükten sonra artık ışık hızıyla bile kara delikten çıkılamaz. Kara delikler o kadar yoğundurlar ki o muazzam kütle nispeten küçük bir hacim içinde bulunur ve bu hacim de olay ufku ile belirlenir. Eğer dünyamız bir karadelik olsaydı, olay ufku ile belirlenen büyüklüğü sadece 17, 4 milimetre çapında bir küre olurdu. Eğer Güneşimiz bir karadelik olsaydı, tüm kütlesi 5,84 kilometre içine sığardı.
Eğer karadeliklerden ışık sızmıyorsa onları nasıl görüntülüyebiliriz? Teleskoplarımızı bir kara deliğe yönlendirmek bunun için yeterli değil. Bir kere bizden çok uzaktalar ve bakış açımızın uygun geometride olması gerekir. Bize en yakın dev karadelik Samanyolunun merkezinde bulunur ve uzaklığı 26 000 ışık yılıdır. M87 karadeliğinin uzaklığı ise 53,5 milyon ışık yılı uzaklıkta.

Bir karadeliği görüntüleyebilmek için iki ana kriter gerekiyordu. Birincisi karadeliğin oryantasyonu yani bize göre açısal durumu uygun olmalıydı. Samanyolundaki karadelik maalesef buna uygun değildi. Ama M87 karadeliği çok uygundu. İkinci kriter ise elimizdeki teleskopların yetersizliği idi. Dünyadaki en büyük teleskoplar bile M87’yi iyi görebilecek yetenekten çok çok uzaktı. Gerekli yetenek Ay üzerindeki bir tenis topunu Dünyadan görebilmekle eşdeğerdir.

İki yıl önce, çeşitli ülkelerden sayıları 200’e varan bir grup astronom ve kozmolog, bir karadelik görüntüleyebilmek amacıyla Olay Ufku Teleskopu (“Event Horizon Telescope”, EHT) adıyla bir birlik kurdular. EHT’nin yardımına gene teknoloji yetişti. İnterferometre denen bir teknikle Dünya’nın çeşitli yerlerindeki teleskoplardan alınan görüntüler, tek bir teleskoptan alınmış gibi birleştirilerek söz konusu resmi elde etmenin yolu açıldı.

Teleskoplar Arizona, İspanya, Meksika, Hawaii, Antarktika ve diğer yerlerde bulunuyordu. Ancak bu teleskopların aynı anda aldığı görüntülerin kaydedilerek birleştirilebilmesi için müthiş doğrulukta atomik saatlerin senkron çalıştırılması gerekiyordu. Toplanan verilerin büyüklüğü de yüzlerle petabyte miktardaydı. (Bir petabyte = Bir milyon gigabyte = 1000 terabyte) Bunları internet üzerinden iletmek mümkün olmadığı için bantlara kaydedilerek posta ile gönderildi. En geç de Antarktika teleskobundan gelen veri oldu. Çünkü oraya hava muhalefeti nedeniyle ancak 17 Aralık’ta uçak gidebilmişti. Veriler bir süper bilgisayarda işlendikten sonra o karadelik görüntüsü ortaya çıkarıldı.

Bu resim hem bilimin, hem teknolojinin, hem de uluslararası işbirliğinin bir ürünü ve zaferi olarak görülebilir.

Prof. Dr. Fuat İnce