Kara delikte görülmemiş bir madde ortaya çıkarıldı

DUVAR - Bir araştırma çerçevesinde kullanılan X-ışını polarimetresi*, Cygnus X-1** adlı kara deliğin çevresinde bulunan maddelerin biçimini ortaya çıkardı.

Japonya ve İsveç ortaklığıyla gerçekleştirilen uluslararası bir çalışma neticesinde, bilim insanları, Cygnus X-1 ikili sisteminde bulunan kara deliğin çekim gücünün, yakınındaki maddenin şeklini nasıl etkilediğine bir açıklama getirdi. Bu ayki Nature Astronomy dergisinde yayınlanan bulgular, bilim insanlarının güçlü yerçekimi fiziğini ve kara deliklerin ve galaksilerin evrimini daha iyi anlamalarına yardım edebilir.

İKİLİ BİR SİSTEMDEN YAYILAN GÜÇLÜ IŞINLAR

Bahsi geçen, Cygnus (Kuğu) Takımyıldızı’nın merkezi yakınında, evrende tespit edilen ilk kara deliğin etrafında dönen bir yıldız. İkisi birlikte Cygnus X-1 adıyla bilinen bir ikili sistem oluşturuyorlar. Diğer yandan, bu kara delik gökyüzündeki en parlak X-ışını kaynaklarından biri. Ancak, bu ışığı yaratan maddenin geometrik yapısı (biçimi) bilinmiyordu. Araştırmayı yürüten ekip, bu bilgiye “X-ışını polarimetrisi” adı verilen yeni bir teknik aracılığıyla ulaştı.

Bir kara deliği fotoğraflamak kolay bir iş değil. Öncelikle, bir kara deliği gözlemlemek şu an için mümkün değil; çünkü (çekim etkisine kapılan) ışık kara delikten kurtulamaz. Bilim insanları kara deliğin kendisini gözlemlemektense, tercihen, kara delik yakınında bulunan maddelerden uzaya yayılan ışığı gözlemleyebilirler. Cygnus X-1’in durumunda, bu maddeler kara deliğin yakın yörüngesinde bulunan bir yıldızdan yayılıyor.

Tıpkı Güneş’ten gelenler gibi, gördüğümüz ışıkların çoğu farklı yönlerde titreşir. Polarizasyon filtreleriyse, tek yönde titreşecek biçimde çalışır. Polarize lensli kar gözlükleri, kayakçıların dağdan aşağı kayarken daha kolay görmelerine yardımcı olur; bu gözlükler, filtrenin kardan yansıyan ışığı kesmesi prensibiyle çalışırlar.

UZAYA SAÇILAN IŞIK BİR NOKTAYA YÖNLENDİRİLİYOR

Hiroşima Üniversitesi’nde Yardımcı Doçent ve araştırmanın yazarlarından olan Hiromitsu Takahashi, “Bir kara deliğin çevresindeki güçlü X-ışınlarında da durum aynı” diyor.

"Bununla birlikte, kara deliğin yakınından saçılan güçlü X ve gama ışınları bu filtreye giriyor" diyen Takahashi, "Elimizde bu ışınları süzecek türden böyle bir 'gözlük' bulunmuyor, bu nedenle ışığın saçılmasını (bir noktaya) yöneltmek ve ölçmek için farklı bir özel yaklaşıma ihtiyaç duyuyoruz" diye konuştu.

Araştırma ekibinin ışığın nereden kaynaklandığını ve saçıldığını bulması gerekiyordu. Bu ölçümlerin her ikisini de gerçekleştirmek amacıyla, PoGO+ adlı bir balona iliştirilen bir X-ışını polarimetresini gökyüzüne yolladılar. Ekip bu sayede, güçlü X-ışınlarının hangi kısmının toplanma diskinden yansıdığını ve maddeye biçimini verdiğini öğrenebilirdi.

 İKİ FARKLI MODEL BULUNUYOR

“Fener direği” ve “genişlemiş model” adlı iki rakip model, bir kara deliğin yakınında bulunan maddenin Cygnus X-1 benzeri bir ikili sistemde nasıl görünebileceğini tasvir ediyor. “Fener direği” modelinde, korona (ışık halesi) kompakt (sıkışmış ve yoğun) haldedir ve kara deliğe tam anlamıyla bağlıdır. Fotonlar, toplanma diskine doğru bükülür ve daha fazla miktarda yansıyan ışık açığa çıkar. “Genişlemiş” modeldeyse, korona geniştir ve kara deliğin etrafına yayılır. Böylesi bir durumda, diskten yansıyan ışık zayıftır.

Araştırma ekibi, ışık kara deliğin güçlü yerçekimi etkisiyle bu oranda bükülmediği için, kara deliğin genişlemiş korona modeline uyduğu neticesine ulaştı.

Toplanan bu bilgiler sayesinde, araştırmacılar kara deliklere ilişkin daha fazla özelliği açığa çıkarabilir. Buna bir örnek, kara deliğin ‘spin’ (dönüş) hareketidir. Spin’in etkileri, kara deliğin etrafındaki uzay-zamanı da değiştirebilir. Spin, ayrıca, kara deliğin evrimiyle ilgili ipuçları sunabilir. Evrenin oluşumundan beri hızı yavaşlamış olabilir ya da (çevresinde) madde biriktirerek, daha hızlı biçimde dönebilir.

Takahashi, “Cygnus’taki kara delik, birçok benzerinden biri” diyor ve şöyle devam ediyor: “X-ışını polarimetresini kullanarak, galaksilerin merkezine yakın olan daha çok kara delik üzerinde çalışmak istiyoruz. Belki de böylece kara deliklerin evriminin yanı sıra galaksilerin evrimini de daha iyi anlayabiliriz."

*Polarimetre, maddelerin görsel / ışıksal hareketlerini ölçen araçtır. Polarimetre, biri sabit diğeri düşey bir düzlemde dönebilen iki kutuplayıcıdan oluşur.

**Cygnus X-1, uzayda Kuğu Takımyıldızı bölgesinde bulunan tanınmış bir X-ışını kaynağıdır.

Yazının aslı Hiroşima Üniversitesi Araştırmaları sayfasından alınmıştır.  (Çeviren: Tarkan Tufan)