Gökbilimciler, Event Horizon Teleskobu’nun Samanyolu’nun süper kütleli kara deliğinin yakınında pulsarlar görmesini umuyorlar

Milisaniyelik pulsarlar inanılmaz astronomik araçlardır. Bunlar, radyo enerjisi ışınlarını manyetik kutuplarından süpüren hızlı dönen nötron yıldızlarıdır ve tam olarak hizalandıklarında onları hızla yanıp sönen radyo işaretleri olarak görürüz. Öyle bir düzenlilikle yanıp sönüyorlar ki, onlara kozmik saatler gibi davranabiliyoruz. Hareketlerindeki herhangi bir değişiklik son derece hassas bir şekilde ölçülebilir. Gökbilimciler, kütleçekim dalgaları nedeniyle yörüngesel bozulmalarını ölçmek ve evrenin arka plandaki kütleçekimsel gümbürtülerini gözlemlemek için milisaniyelik pulsarları kullandılar. Hatta göksel navigasyon yöntemi olarak bile önerildiler. Yakında yerçekiminin en temel doğasını da test edebilecekler.

Pulsarlar büyük yıldızların kalıntıları olduğundan galaksimizin onlarla dolu olması muhtemeldir. Şu ana kadar yalnızca 2.000 kadar pulsar gözlemlemiş olsak da, Samanyolu’nda yaklaşık bir milyar pulsarın var olabileceği tahmin ediliyor. Şu anda ya tozla kaplanmış oldukları ya da galaksinin diğer tarafında oldukları için göremeyeceğimiz kadar sönükler. Ancak bu, galaksinin merkez bölgesinde birkaç pulsarın olması gerektiği ve bunlardan birkaçının süper kütleli kara deliğimiz Sag A*’nın yörüngesinde olabileceği anlamına geliyor. Eğer Sag A* yörüngesinde dönen milisaniyelik pulsarları gözlemleyebilirsek, Einstein’ın genel görelilik teorisini şu anda mümkün olmayan şekillerde test edebiliriz.

Galaksimizin merkezi gaz ve tozla kaplıdır ancak radyo astronomisi sayesinde perdenin arkasından bakıp bölgeyi görebiliriz. Uzun zamandır Sag A* yörüngesinde dönen birkaç yıldız görebilmekteyiz. Onlarca yıl boyunca hareketlerini gözlemleyerek, genel göreliliğin kara deliğin yakınındaki güçlü çekim alanlarında bile geçerli olduğunu doğrulayabildik. Ancak ölçümlerimiz genel göreliliğin tahminleri ile rakip kütleçekim teorileri arasında ayrım yapacak kadar kesin değil. Her ne kadar AQUAdratic Lagrange (AQUAL) ve Tensör-vektör-skaler yerçekimi (TeVeS) gibi değiştirilmiş yerçekimi modelleri popüler olmasa da, süper kütleli kara deliğimizin yakınında sahip olduğumuz yıldız gözlemleriyle uyuşuyorlar.

Milisaniyelik pulsarlar, gökbilimcilerin Sag A* yakınlarındaki yörünge dinamiklerini hassas bir şekilde ölçmelerine olanak tanıyacak ve bize güçlü yerçekimsel alanların kütle ile nasıl etkileşime girdiğine dair ayrıntılı bir görünüm sunacak. Genel görelilik ile diğer modeller arasında ayrım yapabilecek kadar kesin deneysel testler sağlayabilir. Bu nedenle büyük bir gökbilimci ekibi, Olay Ufku Teleskobu’ndan (EHT) elde edilen verilerde yakındaki milisaniyelik pulsarları aramaya başladı.

EHT işbirliği, Sag A*’nın ilk görüntüsünü 2022 yılına kadar yayınlamamasına rağmen, 2017’den bu yana süper kütleli kara deliğimiz hakkında veri topluyor. Gözlemler yalnızca bir görüntüye ait verileri içermiyor, aynı zamanda gözlemleri de içeriyor. çevredeki alan ve radyo ışığının polarizasyonu gibi şeyler. Eğer bölgede milisaniyelik pulsarlar varsa, bunların kanıtları EHT gözlemlerinde gizlenmiş olabilir. Ancak çevredeki toz ve gözlemlerimizin hassasiyet sınırları nedeniyle sinyaller çok zayıf olacaktır.

Şu anda yayınlanan bu çalışma için arXiv baskı öncesi sunucusunda ekip, veriler içindeki kalıpları tespit edebilen matematiksel bir teknik olan Fourier analizini temel alan üç tespit yöntemi kullandı. Pulsarlar düzenli darbeler yaydıkları için rastgele gürültülere karşı öne çıkma eğiliminde olurlar. Ne yazık ki ekip daha önce bilinmeyen yeni pulsarlara dair kanıt bulamadı. Ekibin bile EHT verilerinin pulsarların en iyi ihtimalle %2’sini tespit edebileceğini tahmin ettiği göz önüne alındığında, bu çok da şaşırtıcı değil. Ve bu yalnızca ilk tur verilerle ilgili bir çalışma. İncelenecek çok daha fazla EHT verisi var ve EHT bölgeye ilişkin veri toplamaya devam ediyor.

EHT herhangi bir pulsar tespit etmemiş olsa bile bu onların orada olmadığı anlamına gelmez. Milisaniyelik pulsarların, tıpkı şu anda görebildiğimiz yıldızlar gibi, Samanyolu’nun süper kütleli kara deliklerinin etrafında döndüğü neredeyse kesin. Onları bulmamız an meselesi.