Kara delik fotoğrafı neden önemli?

Popüler bilim yazarı Haydar Şahin, çekilen kara delik fotoğrafının önemini İleri Haber'e yorumladı.



16-04-2019 10:12

Özgür Yılmaz - @ozguryilmaz344

Popüler bilim yazarı Haydar Şahin ile fotoğrafı çekilen kara deliği ve bu fotoğrafın önemi üzerine konuştuk.

10 Nisan günü EHT (Event Horizon Telescope – Olay Ufku Teleskobu) ekibinin tarihin ilk kara delik fotoğrafını yayınlanması ulusal ve uluslararası kamuoyunda ciddi bir ilgi ile karşılandı. Bu fotoğrafın önemi neydi?

Geçtiğimiz yüzyılda bilimin, özelliklede evreni anlama ve anlamlandırma arayışımızda önemli roller üstlenen fizik biliminin gelişimi insan ufkunun sınırlarını zorlayan bir noktaya geldi. Bundan yaklaşık iki yüzyıl öncesine gidildiğinde bilgi birikimimizin sınırları ancak Güneş Sistemi’ni anlamaya yetecek kadar gelişmişken, bu yayınlanan ilk kara delik görüntüsü bilgi birikimimizin geldiği noktayı temsil ediyor. Sahip olduğumuz bilimsel birikim, ufkumuzun çok ötesine geçmemizi sağlamış ve neticede bu görüntü ortaya çıkmış oldu. Bu görüntünün temsil ettiği en büyük başarı ilk olarak bu olmalı. Bu ifade ile belirtilmek istenen bir diğer şey ise, bu bilgi birikiminden yola çıkarak oluşturduğumuz kuramların bir kez daha doğrulanmış olduğunu görmüş olduk.

Bir diğer önemli nokta ise, günümüze kadar kara deliklerin varlıklarına dair oldukça güçlü deliller ve kuramsal çıkarımlar olmasına rağmen hala hipotetik gök cisimleri olarak kabul ediliyorlardı. 19. yüzyılda ışık saçmayan yıldızların olabileceğine dair kimi öngörüler mevcuttu ancak bu öngörüleri destekleyebilecek herhangi bir bilimsel dayanak yoktu. Einstein 20. yüzyıl başlarında oldukça güçlü pek çok teori ortaya attı. Bu teorilerden belki de en muhteşemi diyebileceğimiz GGK (Genel Görelilik Kuramı), uzay-zaman dokusunu anlamamızı sağlayacak önemli bir kuramsal altyapı sundu. Kısaca GGK, büyük kütleli cisimlerin uzay-zaman dokusunu nasıl etkilediğini ve uzay-zaman içerisindeki devinimlerini açıklayan, insanlığın görmüş olduğu en muhteşem kuramlardan biridir. Bu kuram sayesinde gezegenlerin Güneş etrafındaki yörüngesini, yıldızların nasıl oluştuğunu ve dinamikleri gibi kozmolojik sorularımızaoldukça hassas bir şekilde cevap üretebiliyoruz. Örneğin, fazlaca büyük bir yıldızın (en az altı-yedi Güneş kütelesine sahip bir yıldız) yakıtını tükettiğinde kaderinin ne olacağı sorusunun yanıtını yine bize bu kuram veriyor. GGK’ya göre, dev yıldızlar yakıtlarını tükettiklerinde, bütün kütle çekirdeğe çökebilir ve ışığın dahi kaçamayacağı kadar yüksek yer çekimi kuvveti ile çevresindeki bütün maddeyi bir noktaya hapsedebilir. Her dev yıldızın kaderi illaki bu değildir ancak olasılıklar arasında bu da vardır. Yani dev bir yıldız bir gün bir kara deliğe dönüşebilir. Burada altını çizmemiz gereken dikkate değer bir nokta bulunuyor. İlk kara delik öngörüsü tamamen kuramsal olarak ortaya atılmış oldu ve bu tamamen GGK kapsamında Einstein Alan Denklemi denilen meşhur denklemin bu tür dev yıldızlar için çözüldüğünde ortaya çıkıyordu. Einstein’ın kuramları zaten yıllardır farklı şekillerde test edildi ve her testten başarıyla geçti. Önemli sorulardan bir tanesi ise, kuramın öngörüleri arasında yer alan kara deliklerin gerçekten var olup olmadıklarıydı. Bu görüntü, kuramın doğruluğunu ayrıca bir kez daha kanıtlamış ve kara deliklerin varlıklarının hipotetik olmaktan çıkmasını büyük oranda sağlamıştır.

Bu çalışmanın ciddi bir kuramsal altyapıya sahip olduğu aşikar. Peki fotoğrafın çekilmesi nasıl mümkün oldu?

Öncelikle aslında bir düzeltme yapmamız gerekir. Pek çok yayın kuruluşu bu gelişmeyi haberleştirirken “fotoğraf” ifadesini kullanmayı tercih etti. Fotoğraf demekle büyük bir hata etmiş olmayız elbette ama elde edilen şeyi en iyi tarif edebilecek kavram “görüntü” olacaktır. Çünkü fotoğraf kavramını daha çok insan gözünün görebileceği ışığın oluşturduğu görüntü için kullanıyoruz. Işık, özellikle astrofizikte kilit öneme sahip. Uzaya dair edindiğimiz neredeyse tüm bilgiyi ışık sayesinde elde ediyoruz. Yani bir cisimden yayılan ışığı analiz ederek aslında o cisme dair doğruluk oranı oldukça yüksek çıkarımlar yapabiliyoruz. Bir yıldızdan gelen ışığın dalga boyu ve frekansına bakarak o yıldızın kütlesini, yaşını, türünü ve daha pek çok özelliğini bilebiliriz. Elbette ışık yalnızca gözümüzün gördüğü kadarı değil. Aslında insan gözü ışık spektrumunun çok küçük bir kısmını algılayabiliyor. Gözümüzün algıladığından çok daha fazlasını ise yaptığımız çeşitli dedektörler ile algılayabiliyoruz. Örneğin tüplü televizyon kumandaları kızılötesi ışık yayarak televizyona komut yollar, kumanda ucunda bulunan lede baktığımızda gözümüz herhangi bir şey göremiyor olsa da televizyonda bulunan kızılötesi dedektörü bu gelen komutu tespit eder.

Uzay çalışmalarında ise ışığın sunduğu bütün olanakları kullanmak adına ışık spektrumunun çok farklı bölgelerini algılayabilecek teleskoplar icat edip, bu teleskoplarla bütün evreni taramaya çalışıyoruz. Elbette ışık bize ulaştığı sürece bunu yapabiliyoruz. (2016 yılında LIGO deneyi ile kütle çekim dalgaları ışık dışında bir alternatif olmayı başarmıştı.) EHT ekibinin yaptığı ise 1.3 mm ile 0.85 mm aralığında bulunan ışığı (sub-millimeter) radyo teleskoplar ile bizden yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan M87 (Messier 87) Galaksisi’nin merkezinde bulunan kara deliği taramak oldu. Bu dalgaboyu aralığı insan gözünün algılayabileceği aralıkta değil. Ancak bu ışığı bir teleskopla kaydedip daha sonra gözümüzün algılayabileceği bir görüntüye çevirmek mümkün. Dolayısıyla görüntü demek fotoğraf demekten çok daha doğru olacaktır, çünkü gördüğümüz görüntü aslında bir tasavvur.

Peki şu sorulabilir doğal olarak, kara delik madem ışığın dahi kaçamadığı bir gök cismi, o zaman ışığın kaynağı neydi ve ondan yayılan ışık Dünya’ya nasıl ulaştı?

Kara delikler her ne kadar isimlerinden dolayı karanlık bir çağrışım yaratsalar da öyle değiller. Bahsedilen karanlık kara deliğin olay ufku denilen bölgesiyle sınırlıdır. Bu bölgeden ışık dahi kaçamadığı için karanlıktır ancak olay ufkunun dışında bulunan bölgede kara deliklerin disklere sahip olduğu düşünülüyordu. Bu disklere Kütle Aktarım Diskleri denir. Kara delikler bu diskler sayesinde beslenir. Yani çevresinde çekimine kapılan madde bu disklerde birikerek kara deliğe doğru akmaya başlar. Ancak bu akış sırasında madde yoğunluğu ve maddenin diskteki yörünge hızı o kadar artar ki, madde ışıma yaparak çeşitli dalga boylarında ışık saçar. Bir kara deliğin diskinden yayılan ışıma dolayısıyla görülebilir veya daha doğru bir ifadeyle tespit edilebilir. Elbette bu disklerden çıkan ışığın tamamı doğrudan bize ulaşmaz. Uzay boşluğu anıldığı kadar boş değildir. Kimi bölgelerinde partikül yoğunluğu fazladır ve ışığın katettiği yol boyunca yoluna çıkan bu tür engeller yolunu saptırır veya ışığı soğurur. 55 milyon ışık yılı gibi mesafeler söz konusu olduğunda ise bu tür etkiler çok fazladır. Yani aslında elde etmek istediğimiz görüntü bir benzetme ile samanlıkta iğne aramaya benzer. Ancak doğru metod ve kuramlarla yola çıkarsanız bu aşılamayacak bir problem değildir, ki EHT ekibinin yapmış olduğu bu idi.

Katie Bouman ismi kara delik görüntüsü ile sıkça anıldı. Bu görüntünün oluşturulmasındaki payı tam olarak neydi?

 

Bu görüntünün koca bir ekibin başarısı olduğunu en başta vurgulamak gerekiyor. Örneğin bu çalışma önümüzdeki yıllarda bir Nobel Ödülü alacaksa bu ödül en başta bu çalışmanın yayınlandığı makalenin baş yazarlarının hakkı olacaktır. Ancak elbette bu demek değildir ki ekip içerisindeki bireylerin her birinin katkısı aynı miktardadır. Katie Bouman, bu çalışmada belki de en önemli görevin yürütücülerinden diyebiliriz. Kara delik görüntüsünün alınmasının arkasında yatan dahiyane fikir, Dünya’nın pek çok farklı bölgesinde bulunan teleskoplardan aynı zamanda elde edilen verileri bir algoritma ile toparlayarak görüntü oluşturmaktı. Katie Bouman bu algoritmayı yazan ekibin başında yer alıyordu ve kuşkusuz bu çalışmanın bir çok parçası gibi olmazsa olmazlardandı. Bu önemsenmeli, çünkü bilimin erkeklere has bir icra alanı olduğunu düşünen zihniyetin ne kadar da yanıldığını gösteriyor. Geçtiğimiz yıl Nobel Fizik Ödülü sahiplerinden birinin bir kadın bilim insanı olması, bu yıl bu önemli görüntünün oluşmasını sağlayan isimlerden birinin bir kadın olması, bilimdeki erkek egemen algının yıkılması için oldukça önemli. Ayrıca kendisi kara delik görüntüsünü gören ilk insan oldu. Bu ise ortaya koyduğu çabanın en büyük mükafatı olmalı.

Eklemek istediğiniz başka bir nokta var mı?

Stephen Hawking kara delikler üzerine en çok çalışan bilim insanlarındandı. Bu görüntü, 14 Mart 2018 tarihinde ölen Hawking’i kaybedişimizin bir yıl sonrasında yayınlandı. Kendisinin bu görüntüyü görmeye ihtiyacı yoktu muhtemelen, hayal dünyasında zaten yıllar önce bu görüntüyü oluşturduğunu kuramlarından yola çıkarak söyleyebiliriz. Ancak elbetteki somut olarak bu görüntüyü görmesini isterdik. Bu görüntü söz konusu olduğunda Einstein ve Hawking’i anmadan edemeyiz. Elde edilmesi çok çok zor olan bir görüntünün tamamıyla teorik öngörülerle elde edilmesi çok büyük bir toplamın başarısı ve son yılların en önemli gelişmelerinden biri olarak büyük bir takdiri hak ediyor.