Kara delikler görünmez olsalar da, çevrelerindeki ortamlar sayesinde varlıkları hakkında ipuçları veriyor. Son gelişmeler, astronomların bir süper kütleli kara deliğin etrafındaki milyarlarca derece sıcaklıktaki "korona" adı verilen katmanı ilk kez doğrudan ölçmelerini sağladı. Dünya'dan yaklaşık 6 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan RX J1131 adlı kara delik, ışık hızının yarısından fazlasıyla dönüyor. Bu devasa nesne gizemini korusa da, çevresindeki gaz ve tozu içine çekerek milyarlarca dereceye kadar ısıtıyor ve evrenin en parlak nesnelerinden biri olan kuasar olarak parlamasına neden oluyor. Kara deliğin çevresindeki süper ısınmış gaz halesi olan koronası, yaklaşık 50 astronomik birim, yani Güneş sistemimizin büyüklüğüne ulaşan bir alanı kaplıyor.
Bu dikkate değer ölçüm, nadir bir kozmik hizalanma sayesinde mümkün oldu. Dünya'dan yaklaşık 4 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan ön plandaki bir galaksi ve onun yıldızları, adeta iki katmanlı bir büyüteç gibi davranarak kara deliğin en yakındaki çevresinin görüntüsünü keskinleştirdi. Bu sayede bir "çift yakınlaştırma" etkisi elde edildi.
Çalışmayı yöneten Leiden Üniversitesi'nden kıdemli araştırmacı Matus Rybak, bu tür bir ölçümün ilk kez yapıldığını belirtti. Rybak, "Bu, kara deliğin hemen yakınında neler olup bittiğini görmek için prensipte yeni bir yol bulduğumuz anlamına geliyor" dedi. Yapılan araştırmanın sonuçları, henüz bir ön baskı olarak yayımlanmış olup, yakında Astronomy & Astrophysics dergisinde yer alacak. Bu sonuçlar, en gelişmiş teleskopların bile çözemeyeceği kadar küçük ölçeklerdeki, kara deliklerin çevresindeki aşırı ortamları incelemek için yeni bir araç sunuyor.
Ön plandaki galaksinin muazzam kütleçekimi, güçlü kütleçekimsel mercekleme adı verilen bir olguyla RX J1131'in ışığını büküp büyütüyor ve kuasarın dört farklı görüntüsünü oluşturuyor. Rybak'ın ekibi, Şili'deki Atacama Büyük Milimetrik/altmilimetrik Dizi (ALMA) radyo teleskopu tarafından on yıl önce toplanan verileri yeniden analiz ederken, bu görüntülerdeki parlaklıkta küçük dalgalanmalar fark etti.
Rybak, verileri inceledikten birkaç gün sonra, "Tamam, bu pek doğru görünmüyor" diye anladıklarını aktardı. Kendisinin ana araştırma alanı olmamasına rağmen, bu durum merak uyandırıcı bir projeye dönüştü. Eğer bu parlaklık değişimlerinin kaynağı kara deliğin kendisi olsaydı, tüm görüntüler aynı anda parlaklaşıp sönerdi. Ancak 2022'de alınan ve aralarında sadece bir günlük fark bulunan takip gözlemleri, görüntülerin birbirinden bağımsız olarak dalgalandığını ortaya koydu.
Rybak, "İşte bu, yol boyunca bir şeyin olması gerektiğini gösteren kesin kanıt," dedi. Bu "bir şeyin" mikromercekleme olduğu anlaşılıyor; yani ön plandaki galaksideki bireysel yıldızlar, minik mercekler gibi davranarak kuasarın koronası üzerinde farklı kısımları kısa süreliğine büyütebiliyor. Korona oldukça kompakt olduğu için, bu küçük ölçekli büyütmeler, görüntülerde bağımsız parlaklık dalgalanmalarına yol açıyor.
Araştırmacılar, bu parlaklık dalgalanmalarını analiz ederek, koronanın Güneş sistemimiz ölçeğindeki genişliğini ilk kez doğrudan ölçmeyi başardılar. Bu sayede sıradan bir kuasar, benzersiz bir kozmik laboratuvara dönüştü.
Bu yeni ölçüm, araştırmacıların koronayı haritalandırmasının yanı sıra, kara deliklerin etrafındaki manyetik alanlara dair potansiyel bir pencere aralıyor. Önceki çalışmalar, güçlü manyetik alanların ne kadar gazın içeri düştüğünü ve ne kadarının dışarı atıldığını düzenlediğini göstermişti; bu da kara deliklerin büyüme hızını kontrol ediyor. Bu alanları doğrudan ölçmek son derece zor olsa da, teorik modeller koronanın milimetre dalga emisyonu (manyetik alan çizgileri etrafında dönen hızlı elektronlardan gelen ışık) ile boyutu ve manyetik alan gücü arasında bir bağlantı olduğunu öne sürüyor. Rybak, "Bu kara deliklerin nasıl büyüdüğünü anlamak, buradaki ana potansiyel," diye ekledi.
Bu ölçüm özellikle dikkat çekici, çünkü milimetre dalga boyundaki ışığın, aylar hatta yıllar boyunca büyük ölçüde sabit kaldığı düşünülüyordu. Rybak, "Ancak, 'Hayır, işler değişiyor ve çok değişiyor' dediğimiz anlardan biriydi bu," şeklinde konuştu.
Ekip, milimetre radyasyonunu farklı dalga boylarında karşılaştırmak ve takip etmek amacıyla NASA'nın Chandra X-ışını Gözlemevi'nden ek veri toplamayı planlıyor. Bu gözlemevi, böylesine küçük, mercekleşmiş özellikleri yakalayabilecek yeterli çözünürlüğe sahip tek X-ışını teleskobudur. Ancak, bilim camiasından güçlü tepkilere yol açan önemli bütçe kesintisi önerileri nedeniyle, 26 yaşındaki bu amiral gemisi teleskobunun bu gözlemleri sürdürmesi pek olası görünmüyor.
Gelecekteki ilerlemeler, muhtemelen kara delik koronalarının en parlak parladığı dalga boylarını kapsayan daha düşük frekans bantlarına doğru genişleyen ALMA'ya dayanacak. ALMA'ya ek olarak, Vera C. Rubin Gözlemevi, RX J1131 gibi mercekleşmiş kuasarları keşfetmek için standart yöntem olan yüksek çözünürlüklü optik görüntülemede üstünlük sağlayacak. Haziran ayında ilk görüntüleri yayımlanan bu teleskobun, binlerce bu tür sistemi ortaya çıkararak astronomların optik parlaklık dalgalanmalarını eşsiz bir hassasiyetle incelemesine olanak tanıması bekleniyor. Rybak, "Rubin, bunu yapmak için devrim niteliğinde bir araç olacaktır," dedi.
Giderek hassaslaşan teleskoplarla astronomlar, milimetre dalga boyunda titreyen sayısız kaynanı keşfetmeye daha yeni başlıyorlar. Rybak, "Heyecan verici kısım, henüz hakkında bilgi sahibi olmadığımız şeyler," diye ekledi.
