Einstein’ın öngördüğü “uzay zaman girdabı” ilk kez gözlemlendi

Astronomlar, dönen kara deliklerin çevrelerindeki uzay dokusunu da birlikte sürükleyişini ilk kez gerçek zamanlı olarak izlemeyi başardı.

Fizikçiler, dönen kara deliklerin çevrelerindeki uzay dokusunu da birlikte sürüklemesi gerektiğini bir asrı aşkın süredir teorik olarak biliyordu. Ancak bu etkinin doğrudan gözlenmesi bugüne kadar mümkün olmamıştı. Şimdi ise uzak bir yıldızın şiddetli “ölümü” sayesinde astronomlar, bu kozmik “karıştırma”yı ilk kez gerçek zamanlı olarak izlemeyi başardı.



Olay, bir yıldızın süper kütleli bir kara deliğe fazla yaklaşmasıyla başladı. Yıldız, “gelgit bozulma olayı” olarak bilinen süreçte malzemelerini kara deliğe akıtarak parçalandı. “AT2020afhd” diye kayda geçen bu olay, ünlü fizikçi Albert Einstein’ın genel görelilik kuramının en tuhaf öngörülerinden birini test etmek için adeta doğal bir laboratuvara dönüştü: Dönen ve çok büyük kütleli cisimlerin, uzay-zamanın kendisini de yavaş bir girdap gibi sürüklediği teorisi.



Bilim insanları, bu yıldız kalıntısından yayılan X-ışınları ve radyo dalgalarındaki ritmik dalgalanmaları izleyerek, bir kara deliğin çevresindeki uzay zaman dokusunu gerçekten de büküp döndürdüğüne dair şimdiye kadarki en net kanıtı elde ettiklerini açıkladı. Bu etki, Lense-Thirring presesyonu olarak biliniyor.



UZAY ZAMANIN İZİNDE



Gelgit bozulma olayları doğası gereği oldukça kaotik. Kara deliğe yaklaşan yıldız uzayıp parçalanırken, ortaya çıkan gaz kara deliğin etrafında parlak bir disk oluşturuyor. Bazı durumlarda bu diskten, ışık hızına yakın hızlarla fırlayan madde jetleri de ortaya çıkıyor.



AT2020afhd’yi özel kılan da tam olarak buydu. Olayı izleyen astronomlar, X-ışını parlaklığının düzenli aralıklarla, 10 kattan fazla artıp azaldığını fark etti. Bu döngü her 19,6 günde bir tekrarlanıyordu. Kısa süre sonra radyo teleskopları da aynı ritmi yakaladı.



Asıl kritik nokta ise bu sinyallerin birlikte “sallanmasıydı”. X-ışınları ve radyo dalgaları senkronize biçimde değişiyordu.



Çalışmanın yazarlarından ve Cardiff Üniversitesi’nden Cosimo Inserra, ZME Science’a yaptığı açıklamada, “Bu çalışma, Lense-Thirring presesyonuna dair şimdiye kadarki en ikna edici kanıtı sunuyor. Dönen bir topacın etrafındaki suyu girdap gibi sürüklemesi misali, kara deliğin uzay-zamanı da peşinden sürüklediğini görüyoruz” dedi.



Bu eşzamanlı dalgalanma, bilim insanlarına rastgele bir parlamaya tanık olmadıklarını gösterdi. Aksine, yıldız kalıntılarından oluşan disk ve dışarı fırlayan jet, kara deliğin dönüşüyle bükülen uzay zamanın etkisiyle yavaşça yön değiştiriyordu.



Bu davranışı yakalayabilmek için ekip, NASA’nın X-ışınlarını izleyen Neil Gehrels Swift Gözlemevi verilerini, Karl G. Jansky Very Large Array başta olmak üzere çeşitli radyo teleskoplarının gözlemleriyle birleştirdi.



EINSTEIN BİR KEZ DAHA HAKLI ÇIKTI



Einstein bu etkiye ilk kez 1913’te işaret etmiş, birkaç yıl sonra Avusturyalı fizikçiler Josef Lense ve Hans Thirring matematiksel temelini ortaya koymuştu. Ancak bir kara deliğin yakınında uzay zaman sürüklenmesini gözlemek, bugüne kadar son derece zordu.



Dünya’ya yakın ölçekte, uydular bu etkinin çok küçük versiyonlarını tespit edebilmişti. Kara deliklerin yakınında ise etki çok daha güçlü olmalıydı, fakat aşırı kaotik ortam içinde bunu ayırt etmek büyük bir zorluktu.



Bu çalışma, yıldız kalıntılarını adeta bir “izleyici” gibi kullanarak bu kaosu aşmayı başardı. Yığılma diski presesyon yaparken görünen alanı değişti ve bu da X-ışınlarında dalgalanmaya yol açtı. Jet Dünya’ya doğru yönelip uzaklaştıkça radyo parlaklığı artıp azaldı. İki sinyal birlikte, bükülmüş uzay zamanın görünmez geometrisini ortaya koydu.



Inserra, “Bu, fizikçiler için gerçek bir hediye. Yüz yılı aşkın süre önce yapılan öngörüleri doğrulamış oluyoruz. Aynı zamanda bu gözlemler, bir yıldızın kara deliğin muazzam çekim gücüyle parçalandığı olayların doğasına dair bilgimizi de artırıyor” dedi.



AT2020afhd, bir kara deliğin uzay-zamanı kelimenin tam anlamıyla sürükleyebildiğini göstererek, soyut bir teorik öngörüyü gözlenmiş bir olguya dönüştürdü.



Araştırmanın bulguları Science Advances dergisinde yayımlandı.