Fizikçilerin dönen kara deliklerin çevresindeki uzay dokusunu da sürüklediğine dair teorik öngörülerinin üzerinden bir asır geçmiş durumda. Ancak bu fenomenin doğrudan gözlemlenmesi iki gün öncesine kadar mümkün olmamıştı. Şimdi, uzak bir yıldızın dramatik “ölümü” sayesinde astronomlar bu kozmik “karıştırma”yı ilk kez gerçek zamanlı olarak izlemeyi başardı.
Olay, bir yıldızın süper kütleli bir kara deliğe çok yaklaşmasıyla başladı. Yıldız, “gelgit bozulma olayı” olarak tanımlanan süreçte mallarını kara deliğe aktararak parçalanmaya yüz tuttu. “AT2020afhd” adı verilen bu olay, Albert Einstein’ın genel görelilik kuramının en ilginç öngörülerinden birini test etmek için doğal bir laboratuvar işlevi gördü: Dönen ve büyük kütleli cisimlerin uzay-zamanı adeta yavaş bir girdap gibi sürüklediği teorisi.
Bilim insanları, yıldız kalıntılarından yayılan X-ışınları ve radyo dalgaları üzerindeki düzenli dalgalanmaları gözlemleyerek, bir kara deliğin çevresindeki uzay-zaman dokusunu büküp döndürdüğüne dair çok güçlü bir kanıt elde ettiklerini açıkladı. Bu etki “Lense-Thirring presesyonu” olarak biliniyor.
UZAY ZAMANIN İZİNDE
Gelgit bozulma olayları doğası gereği son derece kaotik. Kara deliğe yaklaşan yıldızın uzayıp parçalanması, etrafa yayılan gazın kara deliğin çevresinde parlak bir disk oluşturmasına yol açıyor. Bazı durumlarda bu diskten, ışık hızına yakın hızlarla fırlayan madde jetleri de çıkabiliyor.
AT2020afhd olayında da bu kaotik yapı belirgin bir şekilde ortaya çıktı. Astronomlar, X-ışını parlaklığındaki dalgalanmaların düzenli aralıklarla on kat artıp azaldığını gözlemleyerek olağandışı bir ritim tespit etti. Bu döngünün her 19,6 günde bir tekrarlandığı belirlenirken, radyo teleskopları da aynı ritmi yakalamayı başardı.
Bir diğer dikkat çekici nokta ise bu sinyallerin birlikte “sallanmasıydı”. X-ışınları ve radyo dalgaları senkronize bir biçimde değişim göstermekteydi.
Çalışmanın yazarlarından Cosimo Inserra, Cardiff Üniversitesi’nde yaptığı açıklamalarda, “Bu çalışma, Lense-Thirring presesyonuna dair bugüne kadar sunulmuş en ikna edici bulgu olarak kayda geçiyor. Dönen bir topacın etrafındaki suyun girdap gibi sürüklenmesi gibi, kara deliğin uzay-zamanı da peşinden sürüklüyor” dedi.
Bu eşzamanlı dalgalanmalar, bilim insanlarının rastgele bir parlamaya tanık olmadıklarını ortaya koydu. Aksine, yıldız kalıntılarından oluşan disk ve dışarı fırlayan jet, kara deliğin dönüşüyle bükülen uzay-zamanın etkisi sonucunda yavaşça yön değiştiriyordu.
Ekip, bu olayı incelemek için NASA’nın X-ışınlarını izleyen Neil Gehrels Swift Gözlemevi’nden elde ettikleri verileri, Karl G. Jansky Very Large Array gibi çeşitli radyo teleskopları ile birleştirerek analiz etti.
EINSTEIN BİR KEZ DAHA HAKLI ÇIKTI
Bu etkiye ilk olarak Albert Einstein 1913 yılında dikkat çekmiş, yıllar sonra Avusturyalı fizikçiler Josef Lense ve Hans Thirring konunun matematiksel temelini ortaya koymuştu. Ancak bir kara deliğin yakınında uzay-zaman sürüklenmesini gözlemlemek, oldukça zorlu bir süreçti.
Dünya’ya yakın yerine, uydular bu etkinin çok küçük versiyonlarını tespit edebilmişti. Kara deliklerin etrafındaki etkilerin ise çok daha güçlü olduğu düşünülse de, aşırı kaotik bir ortamda bunu belirlemek zorlayıcıydı.
Bu çalışma, yıldız kalıntılarını bir “izleyici” olarak kullanarak bu karmaşayı aşmayı başardı. Yığılma diski presesyon yaptıkça görünen alan değişti ve bu durumda X-ışınlarındaki dalgalanmalar da meydana geldi. Jetin yönü değiştiğinde radyo parlaklığı artıp azaldı. İki sinyal birlikte, bükülmüş uzay zamanın gizli geometrisini gün yüzüne çıkardı.
Inserra, “Bu, fizikçiler için gerçek bir hediye. Yüz yılı aşkın bir süre önce yapılan tahminleri doğrulamış oluyoruz. Ayrıca bu gözlemler, yıldızın kara deliğin devasa çekim gücüyle nasıl parçalandığına dair bilgimizi de genişletiyor” diye belirtti.
AT2020afhd, bir kara deliğin uzay-zamanı gerçek anlamda sürükleyebildiğini sergileyerek, soyut bir teorik öngörüyü gözlenmiş bir olgu haline getirmiştir.
Araştırmanın bulguları Science Advances dergisinde yayımlandı.
