Yazıya geçmeden önce, kara delikler hakkında kısaca bilgi vermek istiyorum.
Kara delikler, çekim alanları her türlü maddi oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan, çok büyük kütleli kozmik cisimlerdir. Kara delik, "uzayda belirli nicelikteki maddenin bir noktaya toplanması ile meydana gelen bir nesnedir" de diyebiliriz. Bu tür nesneler ışık yaymadıklarından kara olarak nitelenirler. Kara deliklerin, "tekillik"leri dolayısıyla üç boyutlu olmadıkları, sıfır hacimli oldukları kabul edilir. Karadeliklerin içinde zamanın yavaş aktığı ya da hiç akmadığı tahmin edilmektedir. Kara delikler, Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi sayesinde tanımlanmışlardır. Bilgilerimiz gösteriyor ki, süpernova patlamasından geriye kalan özek kütlesi yaklaşık 3 M'den büyükse, fizikte onun çökmesini durduracak, bilinen hiçbir kuvvet yoktur. Hacim gittikçe küçülür, yoğunluk artar ve sonunda öyle bir yarıçapa ulaşır; ışık dahil hiçbir madde artık bu cismin kütle çekimini yenip onu terk edemez. Bildiğimiz fizik yasaları bu yarıçapın içerisinde geçersizdir.
Peki bir karadelik gerçekten varsa, onu doğrudan göremiyeceğimize göre onun varlığını gözlemlerle nasıl anlarız? Bunun belki de tek yolu, bir karadeliği olay ufku yakınındaki maddeyi yutarken yakalamaktır. Buna en iyi aday da X-ışını salan çift yıldızlardır.
Şekil 1: Cygnus X-1'de kara delik, kendisine eşlik eden mavi dev yıldız HDE 226868' i içine çekerken resmedilmiştir. (Credit: Chandra X-Ray Gözlemevi, NASA)
Bilim insanları, çeşitli teleskopları kullanarak yaklaşık yarım asır önce Cygnus X-1 isimli ikili yıldız sistemini keşfetmiş ve burada X ışınları yayan bir kaynak olduğunu saptamıştı. Bu sistemin içinde bir kara delik ve bu kara deliğin yörüngesinde ona eşlik eden ve kara delik tarafından tüketilen bir mavi dev yıldız (HDE 226868) bulunuyordu. 1964’te keşfedilen Cygnus X-1, bir kara delik içerdiği bilinen ilk astrofizik cismidir.
Astronomlar bugüne kadar Cygnus X-1'i incelemek için Chandra dahil pek çok teleskop kullandı. Bugün, elde edilen bütün veriler bir araya getirilip bu kara deliğin spin hızı, kütlesi ve uzaklığı ilk kez bu kadar net olarak belirlendi. National Radio Gözlemevi'ne ait olan VLBA* (Very Long Baseline Array= Çok Geniş Tabanlı Dizge) adlı bir radyo teleskop ağını kullanan Reid ve ekibinin elde ettiği bilgilere göre kara deliğin Dünya'ya yaklaşık uzaklığı 6070 ışık yılı olarak belirlenmiştir. (Daha önceki ölçümlerde ancak 5800-7800 ışık yılı aralığı verilebiliyordu.) VLBA ile elde edilen bu değer, bir kara deliği tanımlamaya yönelik en önemli verilerden birisidir.
Harvard-Smithsonian Astrofizik Bölümü'nden Mark Reid; "Bir kara delikten hiçbir şey kurtulamadığı için, onun kütlesini, spin hızını ve elektrik yükünü bilmemiz, tanımını yapmamızı sağlar. Bu kara deliğin elektrik yükü sıfıra yakındır, dolayısıyla geriye sadece kütle ve spin hızı değerlerini bulmak kalıyordu. Bu yeni bilgi, kara deliğin doğumuna ve erken dönemlerdeki kütlesi ve spin hızına dair de güçlü ipuçları vermektedir. Cygnus X-1 Samanyolu'ndaki yıldız sistemlerinde bulunan en büyük kara deliklerden biridir." diye belirtmişti.
Çok daha detaylı bir veri olan bu yeni uzaklık ölçümü sayesinde bilim insanları, Chandra X-Ray Gözlemevi, Rossi X-Ray Timing Explorer ve Gelişmiş Kozmoloji ve Astrofizik Uydusu'nu kullanarak, Cygnus X-1'in kütlesinin Güneş'in 15 katına eşdeğer olduğunu ve spin hızının 800 dönüş/saniye olduğunu hesapladı.
2009 ve 2010 yılları arasında VLBA ile yapılan çalışmalarda ayrıca, Cygnus X-1'in galaksimizdeki hareketi de incelenmişti. Bilim insanarı bu verilerin ışığında, Cygnus X-1'in bir süpernova patlaması sonucu oluşamayacak kadar yavaş hareket ettiğini, çünkü böylesi bir patlamayla ortaya çıkan bir kara deliğin, başlangıçta kazanmış olduğu ilk "tekme"nin onu çok daha hızlı hareket ettirmesi gerekeceğini düşünüyor. "Elimizdeki bilgiler, bu kara deliğin süpernova patlamasıyla değil, başka bir yolla oluşmuş olduğunu düşünmemizi destekliyor." diyor Reid.**
* 1993'te yapılan VLBA'nın yapısında 10 adet 25 metre çapında çanak bulunur ve bu çanaklar Hawai ile Karayipler'deki St. Croix arasında uzanır. 10 antenin her biri tek bir teleskop gibi görev yapar ve şu anda astronomide kullanılan en iyi çözünürlük gücüne sahiptir. Bu eşsiz yeteneği sayesinde yerkürenin tektonik hareketleri, meteoroloji araştırmaları, uzay aracı navigasyonları gibi pek çok başka alanda da kullanılmaktadır. VLBA yapılan güncellemeler ve yenilikler sayesinde artık 1993'te üretilmiş olan ilk haline göre 5000 kat daha güçlüdür.
** Reid, Orosz ve Lijun Gou, Astrophysical Journal Letters'da Cygnus X-1 ile ilgili makaleyi yayımlayan başyazarlardır.
Online yayım tarihi: 17.11.2011
Kaynaklar:
1. http://chandra.harvard.edu/
2. http://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111117144045.htm
3. http://www.nrao.edu/pr/2011/cygx1/
4. http://derman.science.ankara.edu.tr/kitap/54.1.html