Sagittarius A*: Samanyolu'nun merkezindeki kara delik

Sagittarius A* (kısaca Sgr A*, “Sagittarius A yıldız” diye okunur), Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliktir. Yaklaşık 4,297 ± 0,012 milyon Güneş kütlesini, Güneş Sistemi'nin iç bölgesi kadar küçük bir hacme sıkıştırmıştır. Olay ufkunun yarıçapı (Schwarzschild yarıçapı) yaklaşık 0,08 astronomi birimi, yani 12 milyon kilometredir.

Bizden uzaklığı 26.996 ± 33 ışık yılı (8.277 ± 9 parsek) olarak ölçülmüştür. Yani galaksimizin merkezi, insanlık tarihinin tamamından çok daha uzun bir süre önce yola çıkmış ışıkla gözlenir.

Keşif ve ad

Galaksi merkezinden gelen radyo yayını, 20. yüzyılın ortalarından beri biliniyordu; 1954'e gelindiğinde Joseph Lade Pawsey'nin Sydney'deki ekibi kaynağı saptamıştı. 1958'de Uluslararası Astronomi Birliği, Sagittarius A'nın konumunu galaktik koordinat sisteminin sıfır noktası olarak kabul etti.

Kompakt radyo kaynağının kendisi 13–15 Şubat 1974 tarihlerinde, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi'nin taban çizgisi girişimölçeriyle Bruce Balick ve Robert L. Brown tarafından bulundu. Addaki yıldız işaretini 1982'de Brown ekledi; gerekçesi, atom fiziğinde uyarılmış durumların yıldız işaretiyle gösterilmesi ve bu kaynağın “uyarıcı” (exciting) oluşuydu.

Kara delik olduğu nasıl anlaşıldı: S yıldızları

Sgr A*'ın kara delik olduğunun en güçlü kanıtı, çevresinde dolanan yıldızların yörüngeleridir. On yıllar boyunca merkeze yakın yıldızlar tek tek izlendi ve yörüngeleri çizildi. Bunların en ünlüsü S2 (S0-2 olarak da bilinir) yıldızıdır:

S2 yıldızının yörüngesi	Değer
Yörünge süresi	16,1 yıl
En yakın geçiş uzaklığı	118,4 astronomi birimi
En yakın geçişteki hız	Işık hızının %2,56'sı
Yörünge basıklığı	0,8843

S2, Mayıs 2018'de kara deliğe yaklaşık 120 astronomi birimi — kabaca 1.400 Schwarzschild yarıçapı — kadar yaklaştı. Bu kadar küçük bir alanda bu kadar kütlenin bulunması, bilinen başka hiçbir cisimle açıklanamaz.

Bu çalışmalar 2020 Nobel Fizik Ödülüyle taçlandı: ödülün yarısı kara delik oluşumunu genel görelilikten türeten Roger Penrose'a, çeyrekleri ise Sagittarius A*'ın süper kütleli ve kompakt bir cisim olduğunu keşfeden Reinhard Genzel ve Andrea Ghez'e verildi.

Gölgenin görüntüsü (12 Mayıs 2022)

Event Horizon Telescope işbirliği, dünyanın dört bir yanındaki sekiz radyo gözlemevini birbirine bağlayarak Sgr A*'ın görüntüsünü üretti. Veriler 2017'de toplandı; işleme ve doğrulama beş yıl sürdü ve görüntü 12 Mayıs 2022'de yayımlandı.

Görüntüdeki halkanın açısal çapı 51,8 ± 2,3 mikro yay saniyesidir; hesaplanan fiziksel çap 51,8 milyon kilometredir. Bu açı, Dünya'dan Ay üzerindeki bir simit büyüklüğünde cismi görmeye benzer bir keskinlik gerektirir. Görüntüdeki karanlık bölge kara deliğin kendisi değil, ışığın kaçamadığı bölgenin — “gölge”nin — silüetidir.

Parlamalar ve çevresindeki madde

Sgr A* sakin bir dev sayılır: galaksi merkezindeki maddeyi gözle görülür bir iştahla yutmaz. Ama ara sıra parlar. 5 Ocak 2015'te alışılmış seviyesinin 400 katı parlaklıkta bir X-ışın parlaması gözlendi; 13 Mayıs 2019'da bir başka parlama tipik parlaklığın 75 katına çıktı.

31 Ekim 2018'de duyurulan GRAVITY/VLTI gözlemleri, kara deliğin hemen çevresinde ışık hızının yaklaşık %30'u hızla hareket eden gaz topakları saptadı; üç belirgin parlama, 4 milyon Güneş kütlesindeki bir kara deliğin yakınındaki “sıcak noktalar” için kuramsal beklentilerle uyuştu.

Kara deliğin dönme hızı da ölçülmeye çalışıldı: 2023 tarihli bir çalışma (Daly ve arkadaşları) boyutsuz dönme parametresi için 0,90 ± 0,06 değerini verdi — yani hızlı dönen bir kara delik.

Kütle ölçümündeki farklar

Farklı ekipler ve farklı yöntemler, birbirine yakın ama aynı olmayan kütleler bulur. Eylül 2023'teki GRAVITY işbirliği ölçümü 4,297 ± 0,012 milyon Güneş kütlesi verirken, Alman grubun daha önceki değeri 4,31 ± 0,38 milyon, Amerikalı grubun değeri ise 4,1 ± 0,6 milyon Güneş kütlesiydi. Samanyolu üzerine yazılmış özet kaynaklarda 4,100 ± 0,034 milyon gibi değerler de geçer. Bu farklar hata değil, bağımsız ölçümlerin doğal dağılımıdır; hepsi “yaklaşık dört milyon Güneş kütlesi” sonucunda birleşir.

Neden önemli

Sgr A*, kara delik fiziğinin en yakın laboratuvarıdır. M87*'tan binlerce kat daha hafif ama bize binlerce kat daha yakın olduğu için gökyüzünde benzer büyüklükte görünür; ikisinin karşılaştırılması, kara delik gölgesinin kütleye ve dönmeye nasıl bağlı olduğunu sınamayı sağlar. Ayrıca S yıldızlarının yörüngeleri, genel göreliliğin güçlü alan öngörülerini (yörünge sapması, kırmızıya kayma) doğrudan test eden ender verilerdir.

Kısaca

• Sagittarius A*, Samanyolu'nun merkezindeki süper kütleli kara deliktir: 4,297 ± 0,012 milyon Güneş kütlesi.
• Bizden 26.996 ± 33 ışık yılı uzaktadır; Schwarzschild yarıçapı 0,08 astronomi birimidir.
• 13–15 Şubat 1974'te Bruce Balick ve Robert L. Brown tarafından radyo kaynağı olarak bulundu; yıldız işaretini Brown 1982'de ekledi.
• S2 yıldızı 16,1 yılda bir dolanır ve en yakın geçişinde ışık hızının %2,56'sına ulaşır.
• Genzel ve Ghez bu keşif için 2020 Nobel Fizik Ödülü'nün çeyrek paylarını aldı; Penrose yarısını.
• Gölgesinin Event Horizon Telescope görüntüsü 12 Mayıs 2022'de yayımlandı; açısal çapı 51,8 mikro yay saniyesi.
• Sakin bir kara deliktir ama ara sıra parlar: 2015'te normalinin 400 katı bir X-ışın parlaması gözlendi.

Kaynaklar: Wikipedia — Sagittarius A*, Wikipedia — Galactic Center, ESO — First image of our black hole, Wikipedia — Black hole