Samanyolu'nun en hızlı yıldızı kara deliğin dönüşünü hissediyor

Gökbilimciler, Samanyolu'nun merkezindeki kara deliğin çevresinde dönen, galaksimizin bilinen en hızlı yıldızını keşfetti. S301 adı verilen yıldız, Avrupa Güney Gözlemevi'nin (ESO) Çok Büyük Teleskop Girişimölçeri (VLTI) ile saptandı ve kütlesi Güneş'in dört milyon katı olan kara deliğin çevresinde saniyede 25 000 kilometreye varan hızlara ulaşıyor. Yıldız, kara deliğe şimdiye dek gözlenen herhangi bir yıldızdan daha çok yaklaşıyor; öyle ki deliğin dönüşünün etkilerini hissediyor.

Nobel ödüllü Reinhard Genzel, "Galaksimizin merkezindeki kara delik Sagittarius A* çevresinde yıldızları onlarca yıl titizlikle izlemek, çok umut vadeden bu yıldızın keşfine götürdü. Sagittarius A*'ya bu kadar yakın dolandığı için S301, bu uç kara delik ortamında uzay-zamanın temel özelliklerine yeni bir pencere açıyor" diyor. Almanya'nın Garching kentindeki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü'nün (MPE) müdürü olan Genzel, yeni gözlemleri yapan işbirliğinin kurucu üyelerinden.

MPE'de doktora öğrencisi olan ve bugün Nature dergisinde yayımlanan çalışmanın yazarlarından Felix Mang şöyle diyor: "Bu yıldızı özel kılan, Sagittarius A*'nın çevresinde çok dar bir yörüngede dönmesi; yörüngeyi tamamlaması yalnızca 8,7 yıl sürüyor ve kara deliğe Dünya'nın Güneş'e uzaklığının yalnızca 12 katı kadar yaklaşıyor. Bu daha önce görülmemiş bir şey."

Yıldız, kara deliğe en yakın geçişi sırasında saniyede yaklaşık 25 000 kilometre hızla yol alıyor. Bu, bir yolcu uçağının yüz bin katı, ışık hızının yüzde 8'inden fazla bir hız ve S301'i Samanyolu'nun rekortmen en hızlı yıldızı yapıyor. S301 aynı zamanda Sagittarius A*'ya şimdiye dek gözlenen herhangi bir yıldızdan daha fazla yaklaşıyor: kara deliğe yaklaşık Satürn'ün Güneş'e uzaklığı kadar bir mesafeye giriyor. [1] S301, Sagittarius A*'ya bu kadar yakın geçtiği için, bir kara deliğin dönüşünü doğrudan ölçmek için kullanılabilecek bilinen ilk yıldız.

Evrendeki birçok şey gibi Sagittarius A*'nın da döndüğü gökbilimciler tarafından öngörülüyor. Einstein'ın genel görelilik kuramına göre dönen bir kara delik, uzay-zamanı da kendisiyle birlikte sürükler ve büker; bu da çevresindeki yıldızların yörüngelerini etkiler. Etki, hızlı dönen kara deliklerin çevresinde yakın mesafede dolanan cisimlerde daha güçlü hissedilir.

Mang, "Bu yıldızla, önümüzdeki 10 yıl içinde kara deliğin dönüşünü ölçmeyi umuyoruz" diyor. Çalışmada önemli rol oynayan MPE araştırmacısı Stefan Gillessen ise şunu ekliyor: "İlk kez büyük kütleli bir kara deliğin dönüşünü gerçekten çok doğrudan ölçebileceğiz; bu, Einstein'ın kuramı için önemli bir sınav olacak." Çalışmada kilit rol oynayan, Fransa'daki LIRA Paris Gözlemevi–PSL'den gökbilimci Juan Osorno da şöyle diyor: "Bu yıldız olmasaydı, kara deliğin dönüşünü ölçmeye yaklaşabilmek için başka yıldızların hareketini onlarca yıl daha ölçmemiz gerekirdi."

Gökyüzünde Betelgeuse'ten (Orion takımyıldızındaki turuncu yıldız) iki milyar kat daha sönük görünen S301'i bulmak kolay olmadı. Ekip, ESO'nun Şili'deki Paranal Gözlemevi'nde bulunan VLTI'yı ve altyapı yükseltmesinin ardından artık GRAVITY+ olarak bilinen GRAVITY cihazını kullandı. [2] VLTI'nın üstün gücü, dört adet 8 metrelik teleskobun ışığını birleştirerek, tek bir 8 metrelik teleskobun 15 katı uzamsal çözünürlüğe sahip "sanal" bir teleskop oluşturabilmesinden geliyor.

Ortak yazar ve GRAVITY+ Baş Araştırmacısı, MPE müdürü Frank Eisenhauer, "Dünya genelinde bu tür gözlemleri yapabileceğiniz tek yer Paranal, çünkü dünyada başka hiçbir gözlemevinde girişimölçer gibi birlikte çalışabilen dört adet 8 metrelik teleskop yok" diyor.

Ekip, GRAVITY ve ardından GRAVITY+ ile yeni yıldızı ilk kez 2023 baharında görmeyi başardı ve yörüngesini belirlemek için o tarihten beri izledi. S301'in yörünge geçmişini 2017'ye kadar da geriye doğru izleyebildiler ve yıldızın merkezî kara deliğe en son 2023'ün başında en yakın geçişini yaptığını buldular. S301'in yörünge özellikleri ve büyük kütleli bir kara deliğe bu kadar yakın bölgede yıldızların oluşamaması, yıldızın büyük olasılıkla Sagittarius A*'nın gelgit kuvvetleriyle parçalanan bir çift yıldızın üyesi olduğunu gösteriyor. Bu süreçte S301 kara deliğin çekimine yakalanırken eşi yüksek hızla fırlatıldı; bu hız büyük olasılıkla galaksiyi tümden terk etmesine yetecek kadardı.

GRAVITY+ ile ve ESO'nun gelecekteki Son Derece Büyük Teleskobu'ndaki (ELT) MICADO cihazıyla yapılacak izleme gözlemleri, S301'in önümüzdeki on yıl boyunca izlediği yolu belirlemek için çok önemli olacak; yıldız bir sonraki en yakın geçişini 2031'de yapacak. S301'in en az iki tam yörünge turunun gözlenmesi, yörüngesinin yeterince yüksek kesinlikle belirlenmesini ve ekibin Sagittarius A*'nın dönüşünü ilk kez doğrudan saptamasını sağlayacak. Mang, "Bu bir hayalin gerçek olması olurdu" diyor.

Notlar

[1] En yakın geçişinde yıldız kara deliğin yalnızca 1,78 milyar kilometre yakınından geçiyor; bu, Güneş-Dünya uzaklığının yaklaşık 12 katı, yani Güneş-Satürn uzaklığından yalnızca yüzde 20 fazla.

[2] Ekip, Samanyolu'nun merkezi çevresinde dönen yıldızları farklı ESO tesisleriyle onlarca yıl haritaladıktan sonra, 2017'den beri bu amaçla VLTI üzerindeki GRAVITY cihazını kullanıyor. Hem cihazda hem girişimölçerde son birkaç yılda aşamalı olarak uygulanan, GRAVITY+ adı verilen bir dizi yükseltme, giderek daha sönük cisimleri bulmalarını sağladı.

Daha fazla bilgi

Araştırma, GRAVITY+ İşbirliği'nin Nature dergisinde yayımlanacak "Discovery of a star sensitive to the spin of Sgr A*" (Sgr A*'nın dönüşüne duyarlı bir yıldızın keşfi) başlıklı makalesinde sunuldu (doi: 10.1038/s41586-026-10894-w).

Bu haber, ESO Gözlemevi tarafından yayımlanan metinden çevrilmiştir.