Gökbilimciler inanılmaz bir başarıya imza atarak bir kara deliğin gölgeli merceğini ilk kez fotoğrafladılar. Ancak fizikçi Alex Lupsasca ve meslektaşları için Event Horizon Teleskobu tarafından çekilen bu çığır açan 2019 görüntüsü yalnızca bir başlangıç noktasıydı. Gözlerini yeni fiziği ortaya çıkarabilecek daha da ayrıntılı bir görüntüye diktiler, ancak bu vizyoner hedefe ulaşmak için Dünya’nın kendisinden daha büyük bir sanal teleskop inşa etmek için benzeri görülmemiş bir uluslararası çaba gerekecek.
Lupsasca, uzaya bir radyo teleskopu fırlatmaya yönelik iddialı bir plan olan Kara Delik Kaşifi (BHEX) misyonunun proje bilimci yardımcısıdır ve bu teleskop, ilk dünya dışı çok uzun taban çizgisi interferometri (VLBI) dizisini oluşturmak için yer tabanlı gözlemevleriyle eşleşecektir. BHEX, Dünya’daki ve 20.000 kilometre uzaklıktaki alçak Dünya yörüngesindeki teleskoplar arasındaki gözlemleri koordine ederek, EHT gibi mevcut radyo interferometrelerden 100 kat daha fazla açısal çözünürlük elde etmeyi amaçlamaktadır.
Bu süper çözünürlük, gökbilimcilerin bir kara deliğin olay ufkunun kenarına yakın yörüngede dolanan foton halkaları içinde kodlanmış ince imzaları yakalamasına olanak tanıyacaktır.
Olay Ufkunu Aşındıran Işığı Gözlemlemek
Sıcak gaz ve plazma bir kara deliğin aşırı yerçekimi etrafında döndüğünde, bazı fotonlar olay ufkunun hemen dışında sıkı yörüngelere bükülür – ışığın bile kaçamayacağı dönüşü olmayan nokta. Bu fotonlar, Einstein’ın genel görelilik teorisine göre kara deliğin kütlesinin ve dönüşünün izlerini taşıyan eşmerkezli “foton halkalarını” takip eder.
Bir foton halkasının ayrıntılı özelliklerinin ölçülmesi, keşfedilmemiş bir yerçekimi rejiminde genel göreliliğin yeni bir testini sağlayabilir ve potansiyel olarak yeni fiziğin ipuçlarını ortaya çıkarabilir. Bununla birlikte, bir foton halkası içindeki ince yapıyı çözmek için tüm gezegenimizin boyutundan daha büyük etkili bir çapa sahip bir “teleskop” gerekir.
BHEX, ilk EHT kara delik görüntüsünde yer alan Messier 87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara delik olan M87*’nin foton halkasını görüntülemeyi amaçlamaktadır. BHEX, dört kıtadaki mevcut radyo gözlemevleri ve önerilen uzay tabanlı bir teleskop arasındaki gözlemleri koordine ederek, Dünya’nın kendisinden daha büyük olan 6.000 km çaplı ilk sanal teleskopu oluşturacaktır.
Bu olağanüstü çözünürlük sayesinde gökbilimciler, Einstein’ın genel görelilik teorisinin ötesinde yeni fiziğe işaret edebilecek kara deliğin yakınındaki aşırı uzay-zaman eğriliğinin bıraktığı imzaları izole edebilirler.
Fizik ve Teknolojinin Sınırlarını Zorluyoruz
Lupsasca’ya göre, kara delikler gibi astrofiziksel uç noktaları incelemek için yapılan iddialı uzay görevleri, hem temel fizik anlayışımızı hem de görünüşte imkansız olan gözlem başarılarını elde etmek için gereken mühendislik yeteneklerini ileriye götüren, zamanımızın bilimsel “katedralleridir”. M87’nin foton halkası, karanlık madde veya uzayzamanın ekstra boyutları gibi varsayımsal olgulardan kaynaklanabilecek genel görelilik tahminlerinden ince sapmaları gizleyebilir.
Yeni fiziğin bu tür parmak izlerini tespit etmek sadece teleskop ölçeğinde bir sıçrama değil, aynı zamanda uzak gözlemevleri arasında korelasyonlu sinyal işlemede de ilerlemeler gerektirir.
BHEX, Terabit lazer iletişimi gibi yeni teknoloji gösterilerini kullanarak uzay tabanlı radyo teleskobunu 2031 yılına kadar bir Ay yörüngesine fırlatmayı hedefliyor. Onaylanması halinde, dört ayrı kıtadaki yer istasyonları ile bir uydu gözlemevi arasındaki gözlemleri koordine ederek benzeri görülmemiş açısal çözünürlüğe ulaşacak olan bu teleskop, şimdiye kadar gerçekleştirilmiş en karmaşık Çok Uzun Bazlı İnterferometri (VLBI) dizisi olacaktır. Her yeni yetenekle birlikte astronomik araçlar fiziğin en ileri noktasındaki keşiflerin sınırlarını zorlamaktadır.
Bir kara deliğin foton halkasının ilk doğrudan görüntüsünü yakalamayı amaçlayan BHEX gibi projeler, Einstein’ın yerçekimi teorisini tamamlamak veya mevcut teorilerimizin ötesindeki fenomenleri tespit etmek için uzun zamandır aranan ipuçlarını ortaya çıkarabilir.
Kara Delik Kaşifi ve Teleskop Hakkında Sık Sorulan Sorular
Kara Delik Kaşifi (BHEX) nedir?
BHEX, daha da büyük bir sanal teleskop oluşturmak için Olay Ufku Teleskobu (EHT) ile birlikte çalışması önerilen uzay tabanlı bir radyo teleskoptur. BHEX, Dünya’dan 20.000 km uzakta bir uydu alıcısı ekleyerek EHT’nin etkin taban çizgisini genişletecek ve foton halkaları gibi kara delik fenomenlerini benzeri görülmemiş bir çözünürlükle görüntülemesine olanak sağlayacaktır.
Kaşif BHEX nasıl ölçüm yapacak?
EHT gibi BHEX de radyo teleskop alıcılarını dizisi boyunca hassas bir şekilde senkronize ederek verilerini birleştirecek. Bununla birlikte, uzay tabanlı anteni verileri canlı olarak kaydedecek ve son derece büyük veri kümelerini işlenmek üzere lazer aracılığıyla Dünya’ya indirecektir. Bu ölçümlerin sabit yörüngeden yapılabilmesi için gelişmiş iletişim sistemlerine ihtiyaç duyulacaktır.
BHEX hangi bilimsel keşifleri mümkün kılabilir?
Kaşif, foton halkası gözlemleri yoluyla bir kara deliğin kütlesinin ve dönüşünün ilk doğrudan ölçümlerini sağlayabilir. Ayrıca aşırı kütleçekimi altında genel göreliliğin öngörülerinden ince sapmaları da tespit edebilir. Sadece birden fazla foton halkası görmek bile benzeri görülmemiş yerçekimi testlerine olanak sağlayacaktır. BHEX ayrıca süper kütleli kara deliklerin yakınındaki manyetik alanlara ve yığılmalara da ışık tutacaktır.
BHEX’i kim finanse ediyor?
Ekip Fred Ehrsam gibi özel yatırımcılardan tohum finansmanı aldı. Şu anda onay sürecinin bir parçası olarak NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile çalışıyorlar. NASA’ya yapılacak başarılı bir teklif, fırlatmaya kadar görevin geliştirilmesi için birincil finansman sağlayacaktır. Ek özel destek NASA finansmanını tamamlayabilir.
