Samanyolu Galaksisi'nin merkezinde yer alan süper kütleli kara delik, 'Sgr A*' olarak adlandırılıyor. Varlığını 1970'lerden beri bilsek de, onu görüntülemeyi ancak son birkaç yılda başarabildik. Bu zamana kadar kara deliğe dair edindiğimiz bilgilerin büyük bir kısmı, etrafında dönen yıldızları gözlemleyerek elde edildi. Bu sayede kara deliğin kütlesi ve boyutu hakkında önemli tahminlerde bulunduk. Kısacası, bu yıldızlar, başka türlü inceleyemeyeceğimiz bir ortamı gözlemlememizi sağlayan araçlar gibi davrandılar.
Bilim dünyasında yayımlanan güncel bir araştırmada, bilim insanları Sgr A*'ya daha önce tespit ettiğimiz hiçbir yıldıza göre çok daha yakın bir yörüngede dönen, olağanüstü eksantrik bir yörüngeye sahip yeni bir yıldız keşfettiklerini duyurdu. Bu yıldız, kara deliğe o kadar yaklaşıyor ki, kara deliğin dönüş hızını ilk kez ölçmemize olanak tanıyabilir.
Dönüş Hızını Okumak
Sgr A*'nın nispeten yakınında dönen önemli sayıda yıldız bulunuyor. Bu yıldızların parlaklıkları ve spektral özelliklerinden kütlelerini tahmin edebiliyoruz. Kütlelerini ve yıllar süren verilerle elde edilen yörünge rekonstrüksiyonlarını kullanarak Sgr A*'nın ne kadar süper kütleli olduğunu (yaklaşık 1037 kilogram) hesaplayabiliyoruz.
Bir kara deliğin kütlesini belirlemek, onun hakkında çok şey anlatıyor gibi görünmese de, aslında pek fazla başka bilgiye sahip değiliz. Görelilik teorisine göre, kütle dışında kara deliklerin sadece iki belirgin özelliği vardır: biri yük, diğeri ise spin (dönüş). Yük hakkında bilgi edinmenin bir yolu yok. Ancak spin farklı bir konu. Kara delikleri oluşturan maddelerin bir momentumu olduğunu ve bunun sonuçta ortaya çıkan cismin spiniyle korunması gerektiğini biliyoruz. Ayrıca, kara delik birleşmelerinden gelen kütle çekimsel dalgaların tespiti de bize spin hakkında bazı ipuçları veriyor.
Bu nedenle, Sgr A*'nın neredeyse kesinlikle bir spin'e sahip olduğunu biliyoruz ve bu konuda bir şeyler öğrenmek mümkün. Sgr A*'nın spini, yeterince yaklaşan herhangi bir yıldızın yörüngesinin devinimi üzerinde bir etki yaratacaktır. Ne yazık ki, bu etki yarıçapın küpüyle azaldığı için, iki seçenekten birini yapmamız gerekiyor: ya kara deliğe yeterince yaklaşan bir yıldız bulmak ya da etkilerin belirgin hale gelmesi için yeterince uzun süre gözlem yapmak. Ne yazık ki, Sgr A* yakınlarındaki bildiğimiz tüm yıldızlar için "yeterince uzun süre" binlerce yıl anlamına geliyor.
Yani, yeni bir keşif olmadan ya bildiğimiz yıldızların yörüngelerine ilişkin daha ince ölçekli bilgiler elde etmek için görüntüleme teknolojimizi geliştirmemiz ya da çok, çok sabırlı olmamız gerekiyordu.
Olağanüstü Bir Yörünge
Bu yeni keşif, Avrupa Güney Gözlemevi'ndeki Very Large Telescope'ta bulunan GRAVITY enstrümanını kullanan bir programdan çıktı. GRAVITY, dört ayrı teleskobun ışığını birleştirerek, 130 metre çapında tek bir teleskobun çözünürlüğünü sağlıyor. 2017'den beri bir ekip, bu enstrümanı Sgr A*'nın hemen yakınındaki yıldızları izlemek için kullanıyor. GRAVITY doğrudan görüntü verisi sağlamasa da, ekip bunu görüntülere dönüştürebildi.
2023 yılında bu, kara delikten uzaklaşan ve S301 adını verdikleri bir yıldızı tespit etmelerini sağladı. Birkaç aylık gözlemlerin ardından, bir yörünge tahmin edebildiler ve bu yörüngeyi kullanarak daha önceki verilerdeki konumunu tahmin ettiler, böylece gerçek bir yıldızla karşı karşıya olduklarını doğruladılar. Bu yörünge, 2023'ün başlarında kara deliğe daha önce tespit ettiğimiz herhangi bir yıldızdan daha yakın bir geçiş yaptığını gösteriyordu.
En iyi yörünge modeli, bu yıldızın bir yörüngeyi tamamlamasının sadece 8.7 yıl sürdüğünü öne sürüyor, bu da bölgedeki diğer herhangi bir yıldızdan üç yıldan fazla daha kısa. Yörünge son derece eksantrik, yani ciddi şekilde sıkıştırılmış bir oval çiziyor. Bir dairenin eksantrikliği sıfırdır, 1'den büyük herhangi bir değer ise bir nesnenin yörüngede olmadığını, daha ziyade bir kütle çekimsel çekici etrafında tek yönlü bir yolculuğa çıktığını gösterir. S301'in eksantrikliği 0.9832, bu da Sgr A*'nın kütle çekimsel etkisinden kaçmaya yakın olduğunu gösteriyor. (Karşılaştırma yapmak gerekirse, Plüton'un eksantrikliği 0.25'tir.)
Bu durum oldukça olağanüstü sonuçlara yol açıyor. Örneğin, en yakın geçişinde, yıldız saniyede yaklaşık 25.000 kilometre hızla hareket ediyor, bu da ışık hızının yüzde 8'inden fazlasına denk geliyor.
Bu en yakın geçişte, yıldız Sgr A*'ya daha önce tespit edilen en yakın yıldızdan 10 kat daha yakından geçiyor. Araştırmacılar, mesafenin 11 Astronomik Birim (AU, Dünya ile Güneş arasındaki tipik mesafe) kadar küçük olabileceğini tahmin ediyor. Bu da, iki nokta arasındaki mesafenin Satürn'ün Güneş'e olan mesafesinin biraz ötesinde olacağı anlamına gelir.
Bu, eğer S301 daha büyük bir yıldız olsaydı (Güneş'ten yaklaşık 1.5 kat daha büyük görünüyor), kara deliğin kütle çekimi tarafından parçalanacağı kadar yakındır.
Yeni Bir Araç
Araştırmacılar, S301'in Sgr A*'ya çok yaklaşan bir ikili sistemin parçası olmasıyla oraya geldiğini ve partnerinin kara deliğin yakın çevresinden fırlatılmış olabileceğini düşünüyorlar.
Ancak keşfin daha önemli yönü, gelecekte bize neler söyleyebileceğidir. Araştırmacılar, on yıl kadar veriyle Sgr A*'nın spin'inin bir tahminini sağlamak için yeterli hassasiyette S301'in yörüngesini izleyebilecek enstrümanlara zaten sahip olduğumuzu tahmin ediyorlar.
Çözünürlükteki daha da iyileştirmeler veya daha uzun bir zaman serisi, süper kütleli kara deliğin daha da ince ayrıntılarını keşfetmeye başlamamızı sağlayacaktır. Bunlar arasında mükemmel bir küreden sapıp sapmadığı ve kara deliğin davranışını etkileyen spin dışındaki ek özelliklere sahip olup olmadığı yer alıyor.
Kısacası, S301'in bulunması, bir süper kütleli kara deliği incelemek için daha yüksek hassasiyetli bir alet geliştirmeye benziyor.
