Galaksimizin Merkezindeki Kara Delik Hız Sınırına Yaklaşırken, Uzay-Zamanı da Kendisiyle Beraber Sürüklüyor

Galaksimizin merkezindeki süperkütleli kara delik dönmekle kalmıyor, neredeyse en yüksek hızda da dönüyor ve yakınındaki her şeyi kendisiyle beraber sürüklüyor.

NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevini kullanan fizikçiler, Samanyolu galaksisinin merkezindeki Sagittarius A* (Sgr A*) isimli kara deliğinin dönme hızını hesaplayarak delikten çıkan madde akımının yaydığı X-ışınları ile radyo dalgalarını görmeye çalışmışlar.

Bir kara deliğin dönüş hızı “a” şeklinde tanımlanıyor ve 0’dan 1’e kadar değer alıyor. Kara deliklerin en yüksek dönüş hızı 1 olurken, bu hız ışık hızının büyük bir bölümüne tekabül ediyor. Penn Eyalet Üniversitesinde çalışan fizikçi Ruth A. Daly ve meslektaşları, Sgr A*’nin dönüş hızının 0,84 ile 0,96 arasında olduğunu keşfetmiş. Söz konusu değer, bir kara deliğin genişliğiyle belirlenen hız sınırının yakınında. Araştırma takımı, Sgr A*’nın yüksek hızını geçtiğimiz ay Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bülteninde yayımlanan bir çalışmada tarif ediyor.

Sussex Üniversitesinde çalışan ve araştırmada yer almayan kuramsal fizikçi Xavier Calmet, “Sgr A*’nın en yüksek hızında döndüğünü keşfetmemiz, kara deliklerin oluşumuyla ve bu büyüleyici kozmik cisimlerle alakalı astrofiziksel süreçlere yönelik bildiklerimizde kapsamlı sonuçlar doğurabilir” diyor.

Kara deliklerin dönüşü nasıl olur?

Bir kara deliğin dönüşü, diğer kozmik cisimlerin dönüşünden farklı bir olay. Gezegenler, yıldızlar ve asteroitler fiziksel yüzeyleri olan katı cisimler iken, kara delikler ise esasında olay ufku denilen ve ötesine ışığın bile geçemediği, fiziksel olmayan dış bir yüzeyle sınırlanmış uzay-zaman bölgeleri.

“Bir gezegenin veya yıldızın dönüşü bunların kütle dağılımıyla belirlenirken, kara deliklerin dönüşü ise açısal hızlarıyla tarif ediliyor” diyor Calmet. “Kara deliklerin yakınındaki olağanüstü kütleçekim kuvvetleri sebebiyle, bu dönüş uzay zamanın yüksek ölçüde bükülüp kıvrılmasına ve ergosfer adı verilen şeyin oluşmasına yol açıyor. Kara deliklere özgü olan bu etki, gezegen ya da yıldızlar gibi katı cisimlerde meydana gelmiyor.”

Bu durum, kara deliklerin döndükleri zaman kelimenin tam anlamıyla uzay-zaman dokusunu büküp, ergosfer içerisindeki her şeyi sürükledikleri anlamına geliyor.

“Lense-Thirring etkisi” adı verilen bu olgu, araştırmacıların kara delik etrafındaki uzayın davranış şeklini anlamak için nasıl döndüğünü bilmeleri gerektiği anlamına geliyor. Bu etki, kara deliklerin etrafındaki tuhaf görsel etkilere de yol açıyor.

Kara deliklerin hız sınırı

Bir kara deliğin kuramsal olarak çıkabileceği en yüksek hız, nasıl madde tükettiğine ve dolayısıyla nasıl büyüdüğüne bağlı.

“Madde kara deliğe düştükçe, kara deliğin dönüş oranını artırıyor fakat kara deliğin sergileyebileceği açısal momentin bir sınırı var” diyor Calmet. “Diğer bir etmense kara deliğin kütlesi. Daha ağır kara delikler daha yüksek kütleçekim etkisine sahip. Dolayısıyla dönüş oranını artırmak da daha zor.

“Ek olarak, kara delik ve etrafı arasında gerçekleşen toplanma diskleri gibi etkileşimler, açısal momentum transfer edebilir ve kara deliğin dönüşünü etkileyebilir.”

Bu durum, yaklaşık 4,5 milyon Güneş’e denk kütlesiyle Sgr A*’nın neden 0,84 ve 0,96 arasında bir dönme hızı olduğunu fakat 6,5 milyar Güneş’e denk kütlesi olmasına rağmen M87 galaksisinin merkezinde hızla büyüyen süperkütleli kara deliğin (fotoğrafı çekilen ilk kara delik) 0,89 ile 0,91 arasında döndüğünü açıklayabilir.

Sonuç olarak, galaksimizin merkezindeki kara delik, Samanyolu’nun oluşumu ve gelişimi hakkında önemli bilgiler sağlayabilecek son derece önemli bir astronomik nesnedir.