Galaksinin en hızlı yıldızı S301, kara deliğin dönüşünü ölçebilir

Samanyolu'nun tam merkezinde, Güneş'in yaklaşık 4 milyon katı kütleye sahip süper kütleli kara delik Sagittarius A* bulunuyor. Gökbilimciler bu kara deliğin çevresinde dolanan yıldızları onlarca yıldır izliyor; ama hiçbiri S301 kadar yaklaşmamıştı. Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) 19 Ağustos 2026'da duyurduğu ve aynı gün Nature dergisinde yayımlanan çalışmaya göre S301, kara deliğe şimdiye kadar saptanan en yakın yıldız. NASA'nın Günün Astronomi Fotoğrafı (APOD) seçkisi de 21 Ağustos'ta, yıldızın dört yıllık gözlemlerini hızlandırılmış biçimde gösteren bir animasyonu öne çıkardı.

Satürn'ün yörüngesi kadar yakın

S301, kara deliğe en yakın noktasında ondan yalnızca yaklaşık 12 astronomik birim uzaklıkta geçiyor. Bir astronomik birim, Dünya ile Güneş arasındaki ortalama uzaklık. Yani S301 ile kara delik arasındaki en kısa mesafe, Satürn ile Güneş arasındaki uzaklıkla benzer büyüklükte. Yıldız bu yörüngeyi yaklaşık 8,7 yılda tamamlıyor ve kara deliğe en çok yaklaştığı anlarda hızı saniyede 25 bin kilometreyi buluyor. Bu, ışık hızının yüzde 8'inden fazla; S301'i bilinen en hızlı yıldız yapan da bu.

S301, 2023'te Şili'nin Atacama Çölü'ndeki ESO Çok Büyük Teleskop İnterferometresi'ne (VLTI) bağlı GRAVITY aleti ile keşfedildi. GRAVITY, dört büyük teleskoptan gelen ışığı birleştirerek tek bir dev teleskop gibi çalışıyor ve galaksi merkezini örten yoğun tozu delip geçebilen kızılötesi ışıkta, son derece küçük açısal hareketleri ölçebiliyor. Yıldızın izlenmesinde bu aletin geliştirilmiş sürümü GRAVITY+ kullanıldı. Çalışmayı yürüten ekipte Almanya'daki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nden Reinhard Genzel ve Felix Mang ile Paris Gözlemevi'nden araştırmacılar yer alıyor.

Bir kara deliğin dönüşü nasıl ölçülür?

Fizikte bir kara delik yalnızca üç özellikle tanımlanır: kütlesi, elektrik yükü ve dönüşü. Sagittarius A*'nın kütlesi, çevresindeki yıldızların hareketleri sayesinde yüksek doğrulukla biliniyor. Dönüşü ise bugüne kadar doğrudan ölçülemedi.

Einstein'ın genel görelilik kuramına göre dönen bir kara delik, çevresindeki uzay-zamanı da kendisiyle birlikte sürükler. Bu etki, kara deliğe çok yakın geçen cisimlerin yörüngelerinde küçük ama ölçülebilir kaymalara yol açar. Etkinin büyüklüğü uzaklıkla hızla azaldığı için, onu ölçebilmek ancak kara deliğe olağanüstü yakın geçen bir yıldızla mümkün. S301 tam da böyle bir yıldız. Araştırmacılar, yıldızın bir sonraki en yakın geçişlerinde yörüngesindeki bu sürüklenmeyi saptayarak, önümüzdeki on yıl içinde kara deliğin dönüş hızını ilk kez doğrudan ölçmeyi umuyor.

S2'nin izinden

Galaksi merkezindeki yıldızlar daha önce de genel göreliliği sınamak için kullanıldı. Bunların en ünlüsü, kara deliğin çevresini yaklaşık 16 yılda dolanan S2 yıldızı. GRAVITY ekibi S2'nin gözlemleriyle 2018'de kara deliğin güçlü çekim alanının ışığı nasıl kızıla kaydırdığını, 2020'de ise yörüngenin genel göreliliğin öngördüğü biçimde nasıl döndüğünü ölçmüştü. Galaksi merkezindeki süper kütleli cismin keşfine yaptığı katkılar nedeniyle Reinhard Genzel, 2020 Nobel Fizik Ödülü'nü Andrea Ghez ve Roger Penrose ile paylaşmıştı. 2022'de ise Olay Ufku Teleskobu, Sagittarius A*'nın çevresindeki ışıklı halkanın ilk görüntüsünü yayımladı.

S301, S2'den çok daha kısa bir yörüngeye sahip ve kara deliğe çok daha fazla yaklaşıyor. Bu da onu, kara deliğin dönüşü gibi daha ince etkilere duyarlı kılıyor.

Bu yıldız oraya nasıl geldi?

Kara deliğe bu kadar yakın bir bölgede yıldız oluşması, oradaki şiddetli gelgit kuvvetleri nedeniyle çok zor. Gökbilimciler S301'in başka bir yerde, bir çift yıldız sisteminin üyesi olarak doğduğunu düşünüyor. Bu senaryoya göre çift sistem kara deliğe fazla yaklaştığında gelgit kuvvetleri iki yıldızı birbirinden ayırdı; biri yüksek hızla uzağa fırlatılırken, S301 kara deliğin çevresinde sıkı bir yörüngeye kilitlendi.

Sırada ne var?

S301'in gözlemleri önümüzdeki yıllarda sürecek. ESO'nun Şili'de inşa ettiği ve 2030 civarında çalışmaya başlaması beklenen Aşırı Büyük Teleskop (ELT), galaksi merkezindeki yıldızların izlenmesinde çok daha yüksek bir hassasiyet sunacak. Gökbilimciler, S301'den bile daha yakın geçen yıldızların bulunabileceğini de umuyor.

Kısaca

• S301, Sagittarius A*'ya yaklaşık 12 astronomik birime kadar yaklaşan, bilinen en yakın yıldız.
• Yörüngesini 8,7 yılda tamamlıyor; hızı saniyede 25 bin kilometreye ulaşıyor.
• 2023'te VLTI'daki GRAVITY aletiyle keşfedildi; bulgular 19 Ağustos 2026'da Nature'da yayımlandı.
• Gökbilimciler bu yıldızla kara deliğin dönüşünü on yıl içinde ölçmeyi umuyor.