Cygnus X-1 bilim adamlarının kafasını uzun yıllar kurcaladı, bir çift yıldız mıydı yoksa karadelik miydi?
Cygnus X-1 Kuğu takımyıldızı bölgesinde bulunan ve içinde kara delik olduğu düşünülen tanınmış bir galaktik X-ışını kaynağıdır. Bir roket uçuşu sırasında 1964 yılında keşfedilmiştir ve Dünya’dan görülen en güçlü x-ışını kaynaklarından birisidir.[12][13] Cygnus X-1, geniş ölçüde bir kara delik olduğu kabul edilen ilk X-ışını kaynağıdır ve kendi sınıfında en çok incelenen astronomik nesneler arasındadır. Güneş’in 14,8 katı bir kütleye sahip olduğu tahmin edilmektedir[6] ve bu tür bilinen diğer yıldızlara veya kara deliklere göre çok küçük olduğu gösterilmiştir. Şayet öyleyse, olay ufkunun yarıçapı yaklaşık olarak 44 km olmalıdır.[
Yıl 1964…
X-ışınları astronomisi gelişmektedir ve bu alandaki çalışmalar için 2 adet Geiger sayacı taşıyan bir roket, uzayın derinliklerinden veri toplamak için alçak yörüngeye fırlatılır. Görev sonunda uzayda 8 adet X-ışını kaynağı tespit edilir. Bu X-ışını kaynaklarından biri, kuğu (Cygnus) takımyıldızı içinde yer almakta idi ve diğerlerinden daha güçlü bir X-ışını emisyonu vardı. Ancak kaynağın ne olduğu anlaşılamadı. Sadece tahminler vardı ama sadece tahmin. Ötesi yoktu.
HD226868’in etrafında döndüğü obje x ışınları yayıyordu, bir karadelik olabilir miydi? Bunu ispatlamak için kütlesinin hesaplanması gerekiyordu ve çok büyük bir kütleye sahip olması gerekiyordu, en azından 3 güneş kütlesi. Eğer öyle değil ise muhtemelen bir nötron yıldızı idi.
Murdin hesaplamaları yaptı ve sonuç 6 güneş kütlesi çıktı ve not defterine “It is a Black Hole?” yazdı. Murdin çok büyük bir iddiada bulunmuştu ve şüphecilerin en başta ikna edilmesi gerekiyordu. Ancak bir yandan bu bir karadeliğin ilk gerçek tespiti olabilirdi.
Murdin’in yayınladığı makalede (Eylül 1971) “kara delik” kelimesi en sonda sadece bir kez geçiyordu “it might be a black hole”. Bazı diğer astronomlar bunun bir karadelik olabileceği konusunda hem fikir oldu ama kimse emin olamazdı.
3 yıl sonra teorik fizikçiler Kip Thorne ve Stephen Hawking Cygnus X-1 üzerine bir iddiaya girdiler. İddia işin şakasıydı. Her ikisi de bu objenin bir karadelik olmasını umuyorlardı. Hawking bunun bir karadelik olmadığı Thorne ise aksi yönde iddiaya tutuştular.
Haziran 1990’da Stephen Hawking Kip Thorne’nun ofisine girerek belgenin üzerine parmak izini bıraktı. Bu iddiadan çekildiği anlamına geliyordu.
Murdin’in x ışını yayan objenin kütle hesabı bir tahminden öte değildi. Zira Murdin’in hesaplanmasında kullandığı Cygnus x-1’nın uzaklığı kabaca bir tahminden öte değildi. Doğru cevap için konunun Astronom Mark Reid’in ilgisini çekmesi için bir 20 yıl daha beklemek gerekecekti.
İKİLİ BİR SİSTEMDEN YAYILAN GÜÇLÜ IŞINLAR
Bahsi geçen, Cygnus (Kuğu) Takımyıldızı’nın merkezi yakınında, evrende tespit edilen ilk kara deliğin etrafında dönen bir yıldız. İkisi birlikte Cygnus X-1 adıyla bilinen bir ikili sistem oluşturuyorlar. Diğer yandan, bu kara delik gökyüzündeki en parlak X-ışını kaynaklarından biri. Ancak, bu ışığı yaratan maddenin geometrik yapısı (biçimi) bilinmiyordu. Araştırmayı yürüten ekip, bu bilgiye “X-ışını polarimetrisi” adı verilen yeni bir teknik aracılığıyla ulaştı.
Bir kara deliği fotoğraflamak kolay bir iş değil. Öncelikle, bir kara deliği gözlemlemek şu an için mümkün değil; çünkü (çekim etkisine kapılan) ışık kara delikten kurtulamaz. Bilim insanları kara deliğin kendisini gözlemlemektense, tercihen, kara delik yakınında bulunan maddelerden uzaya yayılan ışığı gözlemleyebilirler. Cygnus X-1’in durumunda, bu maddeler kara deliğin yakın yörüngesinde bulunan bir yıldızdan yayılıyor.
Tıpkı Güneş’ten gelenler gibi, gördüğümüz ışıkların çoğu farklı yönlerde titreşir. Polarizasyon filtreleriyse, tek yönde titreşecek biçimde çalışır. Polarize lensli kar gözlükleri, kayakçıların dağdan aşağı kayarken daha kolay görmelerine yardımcı olur; bu gözlükler, filtrenin kardan yansıyan ışığı kesmesi prensibiyle çalışırlar.
UZAYA SAÇILAN IŞIK BİR NOKTAYA YÖNLENDİRİLİYOR
Hiroşima Üniversitesi’nde Yardımcı Doçent ve araştırmanın yazarlarından olan Hiromitsu Takahashi, “Bir kara deliğin çevresindeki güçlü X-ışınlarında da durum aynı” diyor.
“Bununla birlikte, kara deliğin yakınından saçılan güçlü X ve gama ışınları bu filtreye giriyor” diyen Takahashi, “Elimizde bu ışınları süzecek türden böyle bir ‘gözlük’ bulunmuyor, bu nedenle ışığın saçılmasını (bir noktaya) yöneltmek ve ölçmek için farklı bir özel yaklaşıma ihtiyaç duyuyoruz” diye konuştu.
Araştırma ekibinin ışığın nereden kaynaklandığını ve saçıldığını bulması gerekiyordu. Bu ölçümlerin her ikisini de gerçekleştirmek amacıyla, PoGO+ adlı bir balona iliştirilen bir X-ışını polarimetresini gökyüzüne yolladılar. Ekip bu sayede, güçlü X-ışınlarının hangi kısmının toplanma diskinden yansıdığını ve maddeye biçimini verdiğini öğrenebilirdi.
İKİ FARKLI MODEL BULUNUYOR
“Fener direği” ve “genişlemiş model” adlı iki rakip model, bir kara deliğin yakınında bulunan maddenin Cygnus X-1 benzeri bir ikili sistemde nasıl görünebileceğini tasvir ediyor. “Fener direği” modelinde, korona (ışık halesi) kompakt (sıkışmış ve yoğun) haldedir ve kara deliğe tam anlamıyla bağlıdır. Fotonlar, toplanma diskine doğru bükülür ve daha fazla miktarda yansıyan ışık açığa çıkar. “Genişlemiş” modeldeyse, korona geniştir ve kara deliğin etrafına yayılır. Böylesi bir durumda, diskten yansıyan ışık zayıftır.
Araştırma ekibi, ışık kara deliğin güçlü yerçekimi etkisiyle bu oranda bükülmediği için, kara deliğin genişlemiş korona modeline uyduğu neticesine ulaştı.
Toplanan bu bilgiler sayesinde, araştırmacılar kara deliklere ilişkin daha fazla özelliği açığa çıkarabilir. Buna bir örnek, kara deliğin ‘spin’ (dönüş) hareketidir. Spin’in etkileri, kara deliğin etrafındaki uzay-zamanı da değiştirebilir. Spin, ayrıca, kara deliğin evrimiyle ilgili ipuçları sunabilir. Evrenin oluşumundan beri hızı yavaşlamış olabilir ya da (çevresinde) madde biriktirerek, daha hızlı biçimde dönebilir.
Mark Reid cygnus x-1’in kesin kütlesini hesaplayarak bir karadelik olduğunu ispatlayan astrofizikçi olacaktı. Ama kütleyi nasıl hesaplayacaktı? Görünmeyen bir objenin kütlesi nasıl hesaplanırdı? Johannes Kepler’in 1600’lerde geliştirdiği yasalar sayesinde! Ancak tek bir şart ile!
Eğer mesafeyi biliyorsanız uzaydaki bir objenin kütlesini parallax metodu ile hesaplayabilirsiniz. Ancak cygnus x-1 o kadar uzaktaki mesafeyi hesaplamak için kullanılacak açı 1 derecenin ufacık bir kesiri kadardı.
Ama Reid’in bunun için bir çözümü vardı. Amerika’da, Hawai’de ve Virgin Islands’da 10 tane radyo teleskobu alıp hepsini birlikte kullanarak dünyanın çapında büyüklükte bir teleskop elde etmekti, bu Reid’e inanılmaz açısal çözünürlük sağlıyordu.
Reid ve ekibi Cygnus x-1’nın mesafesini 6000 ışık yılı olarak hesapladılar. Mesafe bilindiğine göre kütle artık hesaplanabilirdi. Sonuç 15 güneş kütlesi.
Kaynak
wikipedia.org
bilgeyik.com
greelane.com
popüler science tr