Astrofizikçiler Samanyolu’ndaki Uzay Zaman Bükücü Kara Deliğin Hızlı Döndüğünü Öne sürüyorlar
Sanatçının illüstrasyonu, galaksimizin merkezindeki süper kütleli kara deliğin ve onu çevreleyen malzemenin bir kesitini gösteriyor. Merkezdeki siyah küre, kara deliğin olay ufkunu, hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı geri dönüşü olmayan noktayı temsil ediyor. Bu çizimde gösterildiği gibi, dönen kara deliğe yandan bakıldığında, onu çevreleyen uzay-zamanın ragbi topu şeklinde olduğu görülüyor. Her iki taraftaki sarı-turuncu malzeme, kara deliğin etrafında dönen gazı temsil ediyor. Bu malzeme kaçınılmaz olarak kara deliğe doğru dalıyor ve ragbi topunun içine düştüğünde olay ufkunu geçiyor. Topun içinde ancak olay ufkunun dışında kalan alan bu nedenle bir boşluk olarak tasvir edilmiştir. Mavi lekeler, dönen kara deliğin kutuplarından uzağa fışkıran jetleri gösteriyor.
Sgr A* (Yay A*) olarak bilinen kara delik, Güneş’in yaklaşık 4 milyon katı kütleye sahiptir. Yeni çalışma, Samanyolu’nun süper kütleli kara deliğinin ne kadar hızlı döndüğü sorusunun çözümüne yardımcı oluyor. Bu yüksek dönüş, Sgr A* etrafındaki uzay-zamanı büküyor, dolayısıyla bir ragbi topu şeklinde görünüyor.
Yukardaki çizim, galaksimizin merkezinde bulunan Sgr A* adı verilen süper kütleli kara deliğe ilişkin yeni çalışmanın bulgularını tasvir ediyor. Bu sonuçta, Sgr A*’nın o kadar hızlı döndüğü ve uzay-zamanı (zamanı ve uzayın üç boyutunu) büktüğü ve böylece daha çok bir ragbi topuna benzediği bulundu.
Çalışma Chandra X-ışını Gözlemevi ve Karl G. Jansky Çok Büyük Dizisi (VLA) ile yapıldı. Araştırma ekibi, malzemenin kara deliğe doğru ve kara delikten uzaklaşma şekline bağlı olarak Sgr A*’nın ne kadar hızlı döndüğünü belirlemek için X-ışın ve radyo verilerini kullanan yeni bir yöntem uyguladı.
Sgr A*’nın mümkün olan maksimum değerin yaklaşık %60’ı olan bir açısal hızla ve yaklaşık %90’ı olan bir açısal momentumla döndüğünü buldular. Kara deliklerin iki temel özelliği vardır: Kütleleri (ağırlıkları) ve dönüşleri (ne kadar hızlı döndükleri).
Yay A* ve çevresinin Chandra X-ışını görüntüsü.
Bu iki değerden herhangi birinin belirlenmesi, bilim insanlarına bir kara deliğin nasıl davrandığı hakkında çok şey anlatır. Geçmişte gökbilimciler, Sgr A*’nın dönüş hızına ilişkin farklı teknikler kullanarak birkaç başka tahminde bulunmuşlardı; sonuçlar Sgr A*’nın hiç dönmemesinden neredeyse maksimum hızda dönmesine kadar değişiyordu.
Bu çalışmada, Sgr A*’nın aslında çok hızlı döndüğü ve bunun da etrafındaki uzay-zamanın sıkışmasına neden olduğu öne sürülüyor. Dönüş ne kadar hızlı olursa ragbi topu o kadar düz olur. Kara deliğe yukarıdan bakıldığında, jetin namlusu boyunca uzay-zamanın dairesel bir şekil olduğu görülüyor.
Bir kara deliğin dönüşü önemli bir enerji kaynağı görevi görür. Dönen süper kütleli kara delikler, dönme enerjileri çıkarıldığında jetler gibi paralel fışkırmalar üretir; bu, kara deliğin yakınında en azından bir miktar maddenin bulunmasını gerektirir.
Sgr A* çevresindeki sınırlı yakıt nedeniyle, bu kara delik son bin yılda epey zayıf jetlerle nispeten sessiz kaldı. Ancak bu çalışmada, Sgr A* yakınındaki malzeme miktarının artması durumunda bunun değişebileceği görülmektedir.
Sgr A*’nın dönüşünü belirlemek için araştırmacılar, kara deliğin dönüşü ile kütlesi arasındaki ilişkiyi, kara deliğin yakınındaki maddenin özelliklerini detaylandıran ve “dışarı akış yöntemi” olarak adlandırılan ampirik temelli bir teknik kullandılar.
Birbirine paralel dışarı akan radyo dalgalarını üretirken, kara deliği çevreleyen gaz diski X-ışın emisyonundan da sorumludur. Bu yöntemi kullanarak araştırmacılar, kara deliğin dönüşünü sınırlamak için Chandra ve VLA’dan elde edilen verileri diğer teleskoplardan elde edilen kara deliğin kütlesine ilişkin verilerle bağımsız bir tahminle birleştirdiler.
