Astrofizik Merkezi liderliğindeki bir grup uluslararası araştırmacı | Bilim ve Smithsonian (CfA), dört yıl önce bir zamanlar hayal bile edilemeyecek bir şeyi başardı: çığır açan bir teleskop kullanarak bir kara deliğin görüntüsünü yakaladı.
Geçtiğimiz ay bu araştırmacıların, mühendislerin ve fizikçilerin bir kısmı Bilim'da bir araya gelerek bir sonraki adım için planlar yapmaya başladı: parlak turuncu renkli kara delikleri çevreleyen foton halkalarının daha yakından incelenmesi. Göreve Olay Ufku Gezgini (EHE) adı verildi ve grup, bunun galaksilerin merkezinde yer alan kara deliklere dair ek bilgiler sunacağını umuyor.
Uzay ve zamanın doğasını inceleyen 300 milyon dolarlık proje, araştırmacıların “dünyanın en büyükleri” kadar küçük bir odak noktası olan bir kara deliğin ilk fotoğrafını çektiği 2019'daki Olay Ufku Teleskobu (EHT) projesinin başarısının üzerine inşa ediliyor. CfA'dan astrofizikçi Michael Johnson, “gökyüzü yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir atomla aynı büyüklüktedir” dedi.
Johnson, “Şu anda yapmaya çalıştığımız şey, EHT görüntülerinin keskinliğini 10 kat artıracak bir uzay görevi başlatmak” dedi. Bu, bir kara deliğin etrafında dönen ışığın oluşturduğu foton halkalarını ortaya çıkaracaktır. Johnson bunları “ışığın her dolaştığında daha keskin bir halka oluşturduğu katmanlı bir düğün pastasına” benzetiyor. Şu anda “EHT görüntülerinde bunları göremiyoruz. Bir kara deliğin yakınındaki ışığın geri kalanından ayırt edilemeyecek kadar darlar” dedi.
CfA'dan astrofizikçi Michael Johnson, bir kara delik görüntüsünün odak noktasını çok küçük olarak tanımladı: “Gökyüzündeki en büyük olanlar yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir atomla aynı boyuttadır.”
Kris Snibbe/Bilim Personel Fotoğrafçısı
Bu çok büyük bir girişim, ancak yakın zamanda toplanan 70'ten fazla araştırmacıdan oluşan ekip için proje mümkün görünmeye başlıyor. “Gösterişli bir şey olup olmadığını anlamaya çalışıyorduk. Önümüzdeki 10 yıl içinde bunu başlatamamamız için herhangi bir neden var mıydı? Ve heyecan verici olan şey ise bunların olmamasıydı” dedi CfA'da sistem mühendisi olan Janice Houston. “Ayağımızı gazda tutabileceğimizi ve bunu önümüzdeki on yıl içinde gerçekten inşa edebileceğimizi düşünüyoruz.”
Konsept bir Hollywood uzay macerasından alınmış gibi görünüyor. “Foton halkasının tespit edilmesi, uzay aracına büyük miktarda verinin kaydedilmesini gerektiriyor. Joseph Pellegrino Üniversitesi Bilim ve Fizik Tarihi Profesörü ve Bilim Kara Delik Girişimi direktörü Peter Galison, “Tüm Kongre Kütüphanesi'nin bilgi eşdeğerini Dünya'ya ışınlamak için lazer ışığı kullanmayı planlıyoruz” dedi.
Ancak bunun getirisi, bir zamanlar imkansız görünen şeyin somut bir kanıtı olabilir. Örneğin foton halkaları, galaksilerin merkezlerindeki kara deliklerin döndüklerine ve dönerken uzay-zamanlarını da beraberlerinde sürüklediklerine dair kanıt sağlayabilir. Uzay-zaman, evrenin dört boyutlu dokusunu (uzunluk, genişlik, yükseklik ve zaman) tanımlayan matematiksel bir modeldir.
Galison, “Eğer bir kara delik dönüyorsa, foton halkasının şeklini bozarak onu bir oval şekline sıkıştıracaktır” dedi. EHE foton halkasını ölçebilirse, “bu, dönen kara deliğin ışığın yolunu bükme etkilerinin çok sağlam bir ölçümü olacaktır.”
Bilim'lı gökbilimci Nimesh Patel, uzay ve zamanın doğasını inceleyen 300 milyon dolarlık projenin bir sonraki adımını planlamaya başlamak için geçen ay bir araya gelen araştırmacılar, mühendisler ve fizikçiler arasındaydı.
Kris Snibbe/Bilim Personel Fotoğrafçısı
EHE fırlatılmadan önce, teleskopa çarpan ışığı kaydetmek için neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulan hassas alıcılar oluşturmaktan, birkaç metre çapında, son derece hassas bir yüzeye sahip bir çanağı fırlatmaya kadar çok büyük zorluklarla karşı karşıyadır. NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde görev ve alet bilimcisi olan Eliad Peretz, “NASA'da, evrenin tamamen yeni kısımlarını keşfetmek için her zaman mühendisliğin sınırlarını zorluyoruz” dedi. “Bu, bizi evrenin sınırını görmeye her zamankinden daha da yaklaştırmak için birçok farklı sistemdeki çığır açan teknolojileri bir araya getirmek için bir şans.”
Bilim'ın Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü'nde fizik okuyan Dominic Chang, projeyi yönlendiren teorik fizik üzerinde çalışan bilim adamlarından biri. Son iki yıldır “hesaplanması hızlı olan ve uzay-zamanın 3 boyutlu geometrisinde olup bitenleri açıklamak için verilere uygun hale getirilebilen” fizik tabanlı modeller inşa ediyor. Çalıştay sırasında Chang, EHE için bilim uygulamalarına odaklandı ve mühendislerin makul bir şekilde oluşturabilecekleri teklifler ortaya koydu.
“Temel olarak, birçok simülasyonla destekleyebileceğimizi bildiğimiz bir dizi fikir bulmak istedik. Ve atölye yeni fikirlerin telaşına yol açtı. Chang, bu projenin zemin katında bir parçası olmak ve potansiyel yeni bir deneye bağlı ilerleme patlamasına katkıda bulunmak muhteşem” dedi.
NASA Goddard kozmik kökenler baş bilim adamı Peter Kurczynski, “Bu görev, ABD astronomi topluluğu tarafından son on yıllık araştırmada belirlenen çok sayıda öncelikli alan için derin etkilere sahip olacak” dedi. “Bu, galaksilerin merkezlerindeki devasa kara deliklerin gerçekte nasıl oluştuğunu nihayet anlamamız için olağanüstü bir fırsat.”
FAS Bilim Dekanı Christopher Stubbs, çalıştayın ilk günlerinden birinde, “Büyük Olmak: Bir Bilim Adamının Büyük Projeler ve Büyük İşbirlikleri İçin Kılavuzu” başlıklı konuşmasında ekibe rehberlik ederek, atölye çalışmasına değindi.
“Bu grubun, diğerleriyle birlikte, paradoksal bir kara delik görüntüleme işini başarması dikkat çekici” dedi. “Bundan faydalanmak ve ilerlemek önemlidir.”
Geçtiğimiz ay bu araştırmacıların, mühendislerin ve fizikçilerin bir kısmı Bilim'da bir araya gelerek bir sonraki adım için planlar yapmaya başladı: parlak turuncu renkli kara delikleri çevreleyen foton halkalarının daha yakından incelenmesi. Göreve Olay Ufku Gezgini (EHE) adı verildi ve grup, bunun galaksilerin merkezinde yer alan kara deliklere dair ek bilgiler sunacağını umuyor.
Uzay ve zamanın doğasını inceleyen 300 milyon dolarlık proje, araştırmacıların “dünyanın en büyükleri” kadar küçük bir odak noktası olan bir kara deliğin ilk fotoğrafını çektiği 2019'daki Olay Ufku Teleskobu (EHT) projesinin başarısının üzerine inşa ediliyor. CfA'dan astrofizikçi Michael Johnson, “gökyüzü yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir atomla aynı büyüklüktedir” dedi.
Johnson, “Şu anda yapmaya çalıştığımız şey, EHT görüntülerinin keskinliğini 10 kat artıracak bir uzay görevi başlatmak” dedi. Bu, bir kara deliğin etrafında dönen ışığın oluşturduğu foton halkalarını ortaya çıkaracaktır. Johnson bunları “ışığın her dolaştığında daha keskin bir halka oluşturduğu katmanlı bir düğün pastasına” benzetiyor. Şu anda “EHT görüntülerinde bunları göremiyoruz. Bir kara deliğin yakınındaki ışığın geri kalanından ayırt edilemeyecek kadar darlar” dedi.
CfA'dan astrofizikçi Michael Johnson, bir kara delik görüntüsünün odak noktasını çok küçük olarak tanımladı: “Gökyüzündeki en büyük olanlar yalnızca bir kol mesafesinde tutulan bir atomla aynı boyuttadır.”
Kris Snibbe/Bilim Personel Fotoğrafçısı
Bu çok büyük bir girişim, ancak yakın zamanda toplanan 70'ten fazla araştırmacıdan oluşan ekip için proje mümkün görünmeye başlıyor. “Gösterişli bir şey olup olmadığını anlamaya çalışıyorduk. Önümüzdeki 10 yıl içinde bunu başlatamamamız için herhangi bir neden var mıydı? Ve heyecan verici olan şey ise bunların olmamasıydı” dedi CfA'da sistem mühendisi olan Janice Houston. “Ayağımızı gazda tutabileceğimizi ve bunu önümüzdeki on yıl içinde gerçekten inşa edebileceğimizi düşünüyoruz.”
Konsept bir Hollywood uzay macerasından alınmış gibi görünüyor. “Foton halkasının tespit edilmesi, uzay aracına büyük miktarda verinin kaydedilmesini gerektiriyor. Joseph Pellegrino Üniversitesi Bilim ve Fizik Tarihi Profesörü ve Bilim Kara Delik Girişimi direktörü Peter Galison, “Tüm Kongre Kütüphanesi'nin bilgi eşdeğerini Dünya'ya ışınlamak için lazer ışığı kullanmayı planlıyoruz” dedi.
Ancak bunun getirisi, bir zamanlar imkansız görünen şeyin somut bir kanıtı olabilir. Örneğin foton halkaları, galaksilerin merkezlerindeki kara deliklerin döndüklerine ve dönerken uzay-zamanlarını da beraberlerinde sürüklediklerine dair kanıt sağlayabilir. Uzay-zaman, evrenin dört boyutlu dokusunu (uzunluk, genişlik, yükseklik ve zaman) tanımlayan matematiksel bir modeldir.
Galison, “Eğer bir kara delik dönüyorsa, foton halkasının şeklini bozarak onu bir oval şekline sıkıştıracaktır” dedi. EHE foton halkasını ölçebilirse, “bu, dönen kara deliğin ışığın yolunu bükme etkilerinin çok sağlam bir ölçümü olacaktır.”
Bilim'lı gökbilimci Nimesh Patel, uzay ve zamanın doğasını inceleyen 300 milyon dolarlık projenin bir sonraki adımını planlamaya başlamak için geçen ay bir araya gelen araştırmacılar, mühendisler ve fizikçiler arasındaydı.
Kris Snibbe/Bilim Personel Fotoğrafçısı
EHE fırlatılmadan önce, teleskopa çarpan ışığı kaydetmek için neredeyse mutlak sıfıra kadar soğutulan hassas alıcılar oluşturmaktan, birkaç metre çapında, son derece hassas bir yüzeye sahip bir çanağı fırlatmaya kadar çok büyük zorluklarla karşı karşıyadır. NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde görev ve alet bilimcisi olan Eliad Peretz, “NASA'da, evrenin tamamen yeni kısımlarını keşfetmek için her zaman mühendisliğin sınırlarını zorluyoruz” dedi. “Bu, bizi evrenin sınırını görmeye her zamankinden daha da yaklaştırmak için birçok farklı sistemdeki çığır açan teknolojileri bir araya getirmek için bir şans.”
Bilim'ın Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü'nde fizik okuyan Dominic Chang, projeyi yönlendiren teorik fizik üzerinde çalışan bilim adamlarından biri. Son iki yıldır “hesaplanması hızlı olan ve uzay-zamanın 3 boyutlu geometrisinde olup bitenleri açıklamak için verilere uygun hale getirilebilen” fizik tabanlı modeller inşa ediyor. Çalıştay sırasında Chang, EHE için bilim uygulamalarına odaklandı ve mühendislerin makul bir şekilde oluşturabilecekleri teklifler ortaya koydu.
“Temel olarak, birçok simülasyonla destekleyebileceğimizi bildiğimiz bir dizi fikir bulmak istedik. Ve atölye yeni fikirlerin telaşına yol açtı. Chang, bu projenin zemin katında bir parçası olmak ve potansiyel yeni bir deneye bağlı ilerleme patlamasına katkıda bulunmak muhteşem” dedi.
NASA Goddard kozmik kökenler baş bilim adamı Peter Kurczynski, “Bu görev, ABD astronomi topluluğu tarafından son on yıllık araştırmada belirlenen çok sayıda öncelikli alan için derin etkilere sahip olacak” dedi. “Bu, galaksilerin merkezlerindeki devasa kara deliklerin gerçekte nasıl oluştuğunu nihayet anlamamız için olağanüstü bir fırsat.”
FAS Bilim Dekanı Christopher Stubbs, çalıştayın ilk günlerinden birinde, “Büyük Olmak: Bir Bilim Adamının Büyük Projeler ve Büyük İşbirlikleri İçin Kılavuzu” başlıklı konuşmasında ekibe rehberlik ederek, atölye çalışmasına değindi.
“Bu grubun, diğerleriyle birlikte, paradoksal bir kara delik görüntüleme işini başarması dikkat çekici” dedi. “Bundan faydalanmak ve ilerlemek önemlidir.”