Yeryüzüne en yakın süper kütleli karadelik, emici tozun kalın bulutları tarafından gizlenmiş, Samanyolu’nun merkezinde bizden yaklaşık 26.000 ışıkyılı uzaklıkta yer alır. Güneş’in dört milyon katı kütleye sahip olan bu yerçekimi canavarı, yüksek hızda dönen küçük bir yıldız grubuyla çevrilidir. Bu aşırı bölge -gökadamızdaki en güçlü yerçekimi alanı- yerçekimi fiziğini, özellikle de Einstein’ın genel görelilik kuramını test etmek için mükemmel bir yer haline getirir.
ESO’nun Çok Büyük Teleskopu’nun (VLT: Very Large Telescope) üzerindeki aşırı hassas GRAVITY, NACO ve SINFONI cihazlarından gelen yeni kızılötesi gözlemler, astronomların, S2 adı verilen bu yıldızlardan birini takip etmesini sağladı. Bu sayede, yıldızın Mayıs 2018’de karadeliğe çok yakın bir hızla geçip (saatte 25 milyon kilometreden fazla ya da ışık hızının yüzde üçü) yaklaşık 20 milyar kilometreden az bir mesafede yörüngede bulunduğu gözlemlendi.
Bu son derece hassas ölçümler, Max Planck Enstitüsü’nden ve Almanya’daki dünya dışı fizik alanında (MPE) Reinhard Genzel tarafından yönetilen uluslararası bir ekip tarafından yapıldı. Gözlemler, ESO enstrümanlarını kullanan Samanyolu’nun merkezine ait 26 yıllık bir dizi daha kesin gözlemin sonucunu oluşturuyor. “Bu, galaksimizin merkezindeki karadeliğin etrafındaki S2’nin yakın geçişini gözlemlediğimiz ikinci zamandır. Ama bu kez, çok gelişmiş enstrümentasyon sayesinde, yıldıza eşi görülmemiş bir çözünürlükle bakabildik” diyor ve ekliyoryor Genzel: “Bu olayla ilgili olarak uzun yıllardır yoğun bir şekilde hazırlanıyorduk, çünkü genel göreliliğin etkilerini gözlemlemek için bu eşsiz fırsattan en iyi şekilde yararlanmak istedik.”
Yeni ölçümler, çekimsel kırmızıya kayma denilen bir etkiyi açıkça ortaya koymaktadır. Yıldızdan gelen ışık, karadeliğin çok güçlü yerçekimi alanı tarafından daha uzun dalga boylarına gerilir. Ve S2’den gelen ışığın dalga boyundaki uzamı, Einstein’ın genel görelilik kuramında öngörülenle tam olarak uyuşmaktadır. Bu, ilk kez bir süper kütleli karadelik etrafındaki bir yıldızın hareketinde, daha basit olan Newton ağırlık çekiminin tahminlerinden doğan sapmanın görülmesidir. Ekip, S2’nin yörüngesinin şeklini tanımlamak ve S2’nin pozisyonunu olağanüstü hassas ölçümler yapmak için GRAVITY interferometrik enstrümanını ve yıldızın uzaktaki hareketini ölçmek için SINFONI enstrümanını kullanmıştır. GRAVITY, yıldızın hareketi gece boyunca karadeliğe yaklaştıkça (Dünya’dan 26.000 ışıkyılı uzaklığına) son derece keskin görüntüler yakalıyor.
GRAVITY enstrümanının baş araştırmacısı Frank Eisenhauer (MPE), “S2 ile ilgili ilk gözlemlerimiz, yaklaşık iki yıl önce bizlere ideal bir karadelik laboratuarına sahip olduğumuzu gösterdi. Yakın dönemde sadece yıldızı yörüngesinde tam olarak takip etmeyi değil, görüntülerin çoğunda karadeliğin etrafındaki sönük ışıltıyı bile tespit edebildik.” diyor. Takım, SINFONI ve GRAVITY’nin konumlarını ve hız ölçümlerini ve diğer enstrümanların önceki gözlemleri birleştirerek, Newton’un yerçekimi, genel görelilik ve diğer yerçekimi teorileri tahminleriyle karşılaştırabilir. Beklendiği gibi, yeni sonuçlar Newton tahminleri ile tutarsız ve genel görelilik tahminleri ile mükemmel bir uyum içindedir. Genel görelilik denklemlerini ortaya koyan makalesini yayınladıktan 100 yıldan uzun bir süre sonra, Einstein bir kez daha doğrulandı.
Köln Üniversitesi Fizik Enstitüsü’nün donanım katkısı GRAVITY’nin iki spektrometresinin geliştirilmesi ve inşasıydı. Spektrometreler gözlenen yıldız ışığının dalga boyunu analiz eder ve alınan fotonları elektronik sinyallere dönüştürür. “GRAVITY teknolojik bir sorundur. Bununla birlikte, Galaktik Merkezdeki yüksek hızlı yıldızların ve astronomik enstrümantasyonun geliştirilmesi üzerine yirmi yılı aşkın bir süredir devam eden astrofiziksel araştırmalardan sonra, çaba, deneysel fizikte mükemmel bir sonuçla ödüllendirildi”diyor Köln Üniversitesi’nden Andreas Eckhart.
Devam eden gözlemlerin, S2’nin karadelikten uzaklaştığı daha sonraki yıllarda da göreceli bir etki yaratması bekleniyor. Bu, yıldızın yörüngesindeki sadece küçük bir rotasyon.
Kaynak
1) https://www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180730090158.htm
