2024 yılında kaydedilen şiddetli bir yıldız yok oluşu, astronomlara bir kara deliğin etrafındaki uzay-zaman dokusunu nasıl büktüğüne dair şimdiye kadarki en kapsamlı kanıtı sundu.
Bu etki, çerçeve sürüklenmesi veya Lense-Thirring etkisi olarak bilinir. Dünya'dan yaklaşık 400 milyon ışık yılı uzaklıktaki LEDA 145386 adlı galaksinin merkezindeki bu olgunun gözlemlenmesi, astronomlara genel görelilik teorisinin gerçek zamanlı olarak nasıl işlediğini izleme fırsatı verdi.
Bu durumun, yüzyılı aşkın bir süre önce yapılan tahminleri doğruladığı için fizikçiler için büyük bir armağan olduğunu belirten bilim insanları, bu gözlemlerin aynı zamanda bir yıldızın kara deliğin muazzam kütle çekimsel kuvvetleri tarafından parçalanması olarak bilinen olayın doğası hakkında da daha fazla bilgi sağladığını ifade ediyor.
Çerçeve sürüklenmesi, genel görelilik teorisinin bir öngörüsüdür. Bir kaşığı bal içinde döndürdüğünüzü hayal edin; bal kaşıkla birlikte döner, etki kaşığa en yakın yerde en güçlü ve uzaklaştıkça zayıflar. Benzer şekilde, kütlesi olan her şey uzay-zamanı kütle çekimsel olarak büker. Kütle döndüğünde, uzay-zaman da buna bağlı olarak bir bükülme yaşar.
Dünya çevresindeki uydular üzerindeki etkileri de dahil olmak üzere, daha önce çerçeve sürüklenmesinin birçok gözlemi yapılmıştır. Ancak Dünya yakınında bu etki oldukça zayıftır. Çerçeve sürüklenmesi, Güneş'ten milyonlarca kat daha kütleli süper kütleli kara delikler etrafında çok daha belirgin hale gelir ve bu ortamlar, olgunun nasıl çalıştığını incelemek için mükemmel laboratuvarlar sunar.
Elbette, süper kütleli kara delikler genellikle daha incelikli faaliyetlerini ayrıntılı olarak incelemek için çok uzaktır. Bu durum, bu tür nadir davranışları ölçmek için yıkıcı bir olay, örneğin bir yıldızın yok oluşunu beklememiz gerektiği anlamına gelir.
Güneş'in yaklaşık 5 milyon katı kütleye sahip LEDA 145386'nın merkezindeki kara delik için de durum budur. Ocak 2024'te, Zwicky Transient Facility tarafından kaydedilen ani bir parlaklaşma, bilim insanları tarafından bir gelgit bozunumu olayıyla tutarlı olarak belirlendi. Bu olaylar, bir yıldızın kara deliğin güçlü kütle çekimi tarafından parçalanması sırasında yayılan ışık çığlığıdır. Bu tür olaylar nadir ve son derece ilginç olduğundan, astronomlar gözlemleri sürdürdüler.
Bir yıldız süper kütleli kara deliğe yaklaştığında, kara deliğin güçlü kütle çekimi onu uzatır ve sonunda parçalar, böylece yıldızdan gelen malzeme, kara deliğe doğru yavaşça düşerek onu çevreleyen bir disk oluşturur.
Yıldızın tüm malzemesi düşmez. Astronomlar, malzemenin bir kısmının manyetik alan çizgileri boyunca kara deliğin kutuplarına doğru hızlandığını ve oradan muazzam bir güçle uzaya fırlatıldığını düşünüyorlar. Bu, ışık hızına yakın hızlarda madde fışkırmasına neden oluyor.
Kara deliğin etrafındaki birikim diski X-ışınları yayarken, jetin senkrotron hızlanması radyo ışığı üretir. Her ikisindeki eşzamanlı dalgalanmalar, tüm yapının dönen bir topaç gibi sallandığını gösteriyor; bu da çerçeve sürüklenmesinin etkisidir.
Bu çapraz bant, yüksek genlikli ve yarı periyodik eşzamanlı değişkenlik, birikim diski ile jet arasında rijit bir bağ olduğunu güçlü bir şekilde düşündürüyor ve bu da kara deliğin kendi ekseni etrafında bir jiroskop gibi salınım yapmasına neden oluyor.
Biriken disk ve jetin eşzamanlı salınımına ilişkin modeller benzer sonuçlar üreterek, LEDA 145386'nın asi kara deliği gibi nesnelerin sadece birikim süreçlerini ve jet oluşumunu incelemek için değil, aynı zamanda genel göreliliği test etmek için de bir laboratuvar sunabileceğini doğruladı.
Bir kara deliğin uzay-zamanı sürükleyip bu çerçeve sürüklenmesi etkisini yaratabildiğini göstererek, sürecin mekanizmasını anlamaya başlıyoruz. Bu, tıpkı dönen yüklü bir cismin manyetik alan oluşturması gibi, dönen kütleli bir nesnenin – bu durumda bir kara deliğin – çevredeki yıldızların ve diğer kozmik nesnelerin hareketini etkileyen bir kütle çekimsel manyetik alan ürettiğini gördüğümüz anlamına geliyor.
