"Yıldızlararası" filminde
süper büyük kara deliğe yakından bakalım.
Parlak gazın zeminine karşı kurulmuş olan
kara deliğin büyük çekimi kuvveti
ışığı halka şeklinde büker.
Buna rağmen, bu gerçek bir fotoğraf değil
bilgisayar grafik uygulamasıdır -
kara deliğin nasıl görülebileceğine
dair artistik bir yorumlama.
Yüz yıl önce,
Albert Einstein kendi teorisi olan
izafiyet teorisini ilk defa yayımladı.
Ondan sonraki yıllarda
bilim adamları teoriyi destekleyen
birçok kanıt sundular.
Fakat bu teoriden tek
çıkarım yapılıyor, kara delik
hâlen direkt olarak gözlemlenmedi.
Kara deliğin nasıl görünebileceğine
dair bazı düşüncelerimiz olsa da
daha önce bir fotoğrafı hiç çekilmedi.
Buna rağmen, bunun sonunda
değişebileceğini bilmek sizi şaşırtabilir.
Önümüzdeki birkaç yıl içerisinde
kara deliğe ait ilk fotoğrafı görebiliriz.
İlk resmi almak uluslararası
bilim adamları takımına,
dünya büyüklüğünde teleskopa
ve son fotoğrafı bir araya getirecek
algoritmaya düşecektir.
Bugün size kara deliğin gerçek fotoğrafını
gösteremeyecek olmama rağmen
ilk resmi almayı içeren çabalara
kısa bir bakış atmanızı
sağlamak istiyorum.
Benim adım Katie Bouman
ve MIT'te PhD öğrencisiyim.
Bir bilgisayar laboratuvarında,
fotoğraf ve videolarla
gören bilgisayarlar üzerine çalışıyorum.
Astronom olmamama rağmen
mevcut projeye nasıl katkıda bulunduğumu
size göstermek istiyorum.
Eğer bu akşam parlak şehir
ışıklarının ötesine çıkarsanız,
samanyolunun şaşırtıcı
görüntüsünü görmek için
yeterince şanslı olabilirsiniz.
Milyonlarca yıldızın ötesine
yakınlaştırma yapabilirseniz,
samanyolunun kalbine
doğru 26.000 ışık yılı,
en sonunda tam merkezdeki
yıldız kümesine ulaşacağız.
Tüm galaktik toz bulutunun
ötesini kızıl ötesi teleskopla
gözetleyen astronomlar bu
yıldızları 16 yıldır izliyorlar.
Fakat onların görmediği,
bunun en muhteşem şey olması.
Bu yıldızlar görünmeyen bir
objenin etrafında dönüyor gibi.
Bu yıldızların yolunu izleyerek
astronomlar, bu harekete sebep olan şeyin,
yeterince küçük ve ağır, büyük bir
kara delik olduğu sonucuna vardılar-
ışık dâhil, yanına çok yaklaşan
herhangi bir şeyi içine çekebilecek
yoğunlukta olan bir obje.
Eğer biz daha ötesine yakınlaştırma
yapabilseydik ne olurdu?
Böyle bir şeyi görmek mümkün mü,
tanım olarak, görmek imkânsız mı?
Peki, eğer biz radyo dalga
boylarında yakınlaştırma yapabilseydik,
kara deliğin etrafında
sıkışmış sıcak plazmanın
çekimsel mercekleşmesi oluşan
bir ışık halkası görmeyi beklerdik.
Diğer bir deyişle,
karanlık bir alan yaratan
parlak materyaller
zeminine gölge oluşturuyor.
Bu aydınlık halka çekim kuvvetinin,
ışığın dahi kaçamayacağı kadar büyük
olduğu yerdeki kara deliğin
çevresindeki sınırları açığa çıkarır.
Einstein denklemi bu halkanın
şeklini ve büyüklüğünü tahmin eder,
bu sebeple bunun resmini çekmek
sadece mükemmel olmayacak,
ayrıca denklemin, kara delikteki
olağanüstü durumlarda
geçerliliğinin doğrulanmasına
yardım edecektir.
Buna rağmen, bu kara delik
bizden çok uzakta ki
dünyadan bu halka
olağanüstü küçük görülüyor
-ayın üzerindeki portakal gibi.
Bu durum fotoğrafının çekilmesini
çok zorlaştırmaktadır.
Sebebi nedir?
Peki, bunların hepsi basit
bir denkleme indirgeniyor.
Difraksiyon olarak adlandırılan
fenomen nedeniyle,
görebileceğimiz küçük objeler
için temel limitler vardır.
Bu yönetici denklem, çok çok
küçük görmek için teleskobumuzu
çok çok büyük yapmamız gerektiğini söyler.
Fakat, dünyadaki en büyük teleskopla dahi,
ayın yüzeyini resmetmek için
gerekli çözünürlüğe yaklaşamadık.
Aslında, burada size ayın dünyadan
çekilen en yüksek çözünürlüklü
fotoğrafını gösteriyorum.
Yaklaşık olarak 13.000 piksel.
ve her bir piksel 1,5 milyondan
fazla portakal içermektedir.
Yani, ayın üzerindeki her bir portakalı
ve ilave olarak bizim
kara deliği görmek için
ne kadar büyük bir
teleskoba ihtiyacımız var?
Büyük hesaplar yaparak,
bu, dünya büyüklüğünde
teleskoba ihtiyacınız olduğunu kolayca
hesaplayabileceğinizi ortaya koyuyor.
(Gülüşme)
Eğer dünya büyüklüğünde
teleskop yapabilirsek
kara deliğin ufuk sınırını gösteren
bu belirgin ışık halkasını
ancak fark etmeye başlayabiliriz.
Bu fotoğraf bilgisayardaki
grafik görüntülerinde
gördüğümüz tüm detayları içermese de,
kara deliğin yakın çevresine
güvenle ilk bakışı atmamıza
imkân verecektir.
Yine de, hayal ettiğiniz gibi,
dünya boyutunda Single-Dish (Tek Tabaka)
teleskop yapımı imkânsızdır.
Fakat, Mick Jagger'ın
ünlü şarkısındaki gibi
"Her zaman her istediğini alamazsın,
fakat bazen denersen, istediğini almanın
yolunu bulabilirsin."
Dünyanın tüm teleskopları
birbirine bağlayarak,
"Event Horizon Teleskop"u olarak
adlandırılan uluslararası işbirliği
kara deliğin ufuk sınırının
büyüklüğünü çözebilecek
yapıda dünya büyüklüğünde
sanal teleskop yaratabiliyor.
Bu teleskop ağı gelecek yıl
kara deliğin ilk fotoğrafını
çekmek için planlandı.
Dünya çapındaki herbir
teleskop beraber çalışıyor.
Atomik saat ile birbirlerine bağlandılar.
Herbir yerdeki araştırma ekipleri binlerce
terabayt veri toplayarak ışığı donduruyor.
Bu veri daha sonra tam burada
Massachusett'de işlemden geçiriliyor.
Peki, bu nasıl çalışıyor?
Hatırlayın, eğer galaksinin ortasında
kara delik görmek istiyorsak
bu dünya büyüklüğünde teleskop
yapmamız gerekmektedir.
Bir saniye, dünya büyüklüğünde
teleskop yapmış gibi davranalım.
Bu biraz dünyayı büyük
dönen kocaman bir disko
topuna dönüştürmeye benzeyecektir.
Herbir ayna ışık toplayacak
ki daha sonra biz bunları
bir araya getirelim.
Buna rağmen, biz bunları
birçoğunu attık dersek,
sadece elimizde birkaç tane kalır.
Hâlâ bunları bir araya
getirmeye çalışabiliriz,
fakat şimdi çok fazla delik var.
Kalan bu aynalar teleskoplarımızın
yerlerini temsil eder.
Bu, fotoğraf elde etmek için
oldukça küçük sayı da ölçümlerdir.
Fakat, sadece birkaç teleskop
konumundan ışık toplamamıza rağmen
Dünya dönerken, diğer yeni
ölçümleri görmeye başlarız.
Diğer bir değişle, disko topunun döndüğü
gibi, bu aynalar konumlarını değiştiriyor
ve biz resmin değişik parçalarını
gözlemlemeye başlıyoruz.
Geliştirdiğimiz bu resim algoritması,
altta yatan kara delik resmini yeniden
kurmak için disko topundaki
boşlukları doldurur.
Dünyada her yerde konuşlanmış
teleskobumuz olsa idi,
yani, tam bir disko topu olsa idi
bu çok önemsiz olurdu.
Buna rağmen, sadece birkaç örnek
görüyoruz ve bu nedenle
bizim teleskop ölçümlerimiz
ile tam olarak tutarlı
sonsuz sayıda olası resim var.
Buna rağmen, tüm resimler eşit yapılmadı.
Bu resimlerden bazıları,
diğerlerine nazaran resim olduğunu
düşündüğümüz şeyler gibi görünüyor.
Kara deliğin ilk resminin
alınmasındaki benim rolüm
mümkün olan en makul resmi
bulacak ve aynı zamanda
teleskop ölçülerine uyduracak
algoritmayı dizayn etmektir.
Olay yeri incelemecinin, yüz yapısına
ilişkin kendi bilgilerini kullanarak
resmin parçalarını birleştirmek
için kısıtlı tanımlama kullanması gibi
geliştirdiğim bu resim algoritması da
evrende madde gibi görünen resme
bizi yönlendirmesi için bizim kısıtlı
teleskop verilerini kullanmaktadır.
Bu algoritmayı kullanarak,
seyrek ve gürültülü veriden
resmi bir araya getirebiliriz.
Burada, evrenin merkezindeki
kara deliğe doğru
teleskobumuzu doğrultmuş
gibi yaptığımızdaki taklit veriyi
kullanarak yapılan örnek
rekonstrüksiyonu gösteriyorum.
Bu yalnızca bir taklit olmasına rağmen,
bu tür bir rekonstrüksiyon
bize umut veriyor,
eninde sonunda kara deliğin güvenilir
bir şekilde ilk resmini alacağız
ve bundan, çemberin
büyüklüğüne karar vereceğiz.
Algoritmanın detayları hakkında
devam etmek istememe rağmen,
şanslısınız ki, bunun için zamanım yok.
Evrenimizin neye benzediğini,
nasıl tanımladığımıza
ve yeniden inşa etmek ve
sonuçlarımızı doğrulamak için
bunu nasıl kullandığımıza dair
kısa bir fikir vermek istiyorum.
Teleskobumuzun ölçümlerini
mükemmel şekilde açıklayan
sonsuz sayıda resim olduğundan
bir şekilde bunların arasından
seçim yapmak zorundayız..
Ne kadar kara delik resmine benzediği
çerçevesinde resimleri
sıralayarak bunu yapıyoruz
ve en muhtemel olanı seçiyoruz.
Peki, bununla tam olarak
neyi kastediyorum?
Bize Facebook'ta bir resmin ne kadar
ihtimalle görüneceğini anlatan
modeli yapmak için çalışıyoruz diyelim.
Muhtemelen modelden,
birinin bu gürültü resmini sola
koymuş olmasını biraz ihtimal dışı
ve birinin sağdakine
benzer özçekim koymasının
olası olduğunu söylemesini isteriz.
Ortadaki resim flu,
gürültü resmi ile
kaşılaştırıldığında Facebook'ta
görecek olmamıza rağmen
özçekim ile kaşılaştırıldığında
muhtemelen daha az göreceğiz.
Fakat kara delikten gelen
resme sıra geldiğinde
gerçek bir muamma ile karşılaştık:
Kara deliği daha önce hiç görmemiştik.
Bu durumda, kara delik nasıl bir şey
ve kara deliğin yapısı hakkında
neyi farz kabul etmeliyiz?
"Yıldızlararası"ndaki kara delik
resmi gibi yapmış olduğumuz
simulasyondaki resimleri
kullanmayı deneyebiliriz,
fakat eğer bunu yaparsak bu,
önemli problemlere sebep olabilir.
Eğer Einstein'nin teorileri
tutmasaydı ne olurdu?
Hâlâ ne olduğu hakkında kesin fotoğrafı
yeniden ortaya çıkartmak istiyoruz.
Eğer Einstein'in denklemini bizim
algoritmamız içinde çok ısıtırsak
ne görmek istiyorsak onu göreceğiz.
Diğer bir deyişle, evrenimizin merkezinde
koca bir fil olabilmesi opsiyonunu
açık bırakmak istiyoruz.
(Gülüşme)
Değişik tipteki resimler
farklı özelliklere sahiptir.
Kolayca kara delik similasyon resmiyle
bizim her gün dünyadan aldığımız resim
arasındaki farkı söyleyebiliriz.
Çok fazla tek tipte resmin
özelliklerini empoze etmeksizin
resmin neye benzediğini bizim
algoritmamıza söylemeye ihtiyacımız var.
Bu işi halletmeye çalışmanın bir yolu
değişik çeşitteki resimlerin
özelliklerini empoze etmek
ve varsaydığımız resmin tipinin
rekonstrüksiyonumuzu
nasıl etkilediğini görmek.
Eğer tüm resim tipleri birbirine
çok benzeyen resimler üretirse
biz daha güvenilir
olmaya başlayabiliriz ki
bizim yaptığımız resim varsayımları
bu resimden çok fazla sapmaz.
Dünyadaki 3 ayrı eskiz ressamına
aynı tanımlamayı vermek gibi bir şey.
Eğer hepsi birbirine benzeyen
yüzler çiziyorlarsa
onların kendi kültürel önyargılarını
resme empoze etmediklerinden
emin olmaya başlayabiliriz.
Değişik resim özelliklerini empoze
etmeyi denememizin bir yolu
mevcut resmin parçalarını kullanmaktır.
Yani, geniş bir resim koleksiyonu alırız
ve bunları küçük resim
parçalarına ayırırız.
Her bir resim parçasını yapbozun
bir parçası gibi değerlendirebiliriz.
Genelde parçaları bir araya getirmek için
görünen yapboz parçalarını kullanırız
ki bu parçalar bizim teleskop
ölçeğimize uymaktadır.
Değişik tipteki resimler farklı
yapboz parçası setlerine sahiptir.
Peki farklı yapboz parçası setini resmi
yeniden oluşturmak için kullandığımızda
fakat aynı veriyi aldığımızda ne olur?
Kara deliğin resim simülasyon
yapboz parçaları ile başlayalım
Peki, bu mantıklı görünüyor.
Kara deliğin benzemesini
umduğumuz şekilde görünüyor.
Ama sadece kara deliğin simülasyon
resimlerini sağladığımız için mi
bunu elde ettik ?
Haydi kara deliğe ailt olmayan
astronomik nesnelerden
diğer yapboz parçalarının
setini deneyelim.
Peki. Benzer şekilde
görünen resmi elde ettik.
Günlük resimlerden elde
edilen parçalar nasıl olur?
Kendi şahsi kameranla
çektiğin resimler gibi.
Güzel, aynı resmi görüyoruz.
Aynı resmi farklı yapboz parçaları
setinden elde ettiğimizde
daha güvenilir olmaya başlayabiliriz
ki yaptığımız resim kabulü,
çok fazla aldığımız son
resimle karşıtlık oluşturmaz.
Yapabileceğimiz diğer bir şey
günlük resimlerden türetilende
olduğu gibi aynı set
yapboz parçalarını almak
ve onları birçok farklı resim kaynağını
yeniden inşa için kullanmaktır.
Bu nedenle similasyonumuzda
kara deliği, evrenin merkezindeki file
benzer günlük resimlerde olduğu gibi
astronomik olmayan kara delik nesnelere
benziyormuş gibi değerlendiriyoruz.
En alttaki algoritma sonuçlarımız
en üstteki simülasyonumuzun
gerçek resmiyle benzer göründüğünde,
algoritmamızda daha güvenilir
olmaya başlayabiliriz.
Burada gerçekten vurgulamak istediğim,
tüm bu resimler
kişisel kameranızla çektiğiniz
fotoğraflar gibi olan günlük fotoğrafların
parçalarının bir araya
getirilmesiyle oluşturuldu.
Bu nedenle daha önce
görmediğimiz kara delik resmi
her an gördüğümüz insanların, binaların,
ağaçların, kedilerin ve köpeklerin
resimlerinin bir araya
getirilmesiyle oluşturulabilir.
Bu tarz bir fotoğraflama düşüncesi,
ilk kara delik resmimizi çekmemizi
bizim için mümkün kılabilir
ve inşallah bilim adamlarının günlük
bazda dayandığı teoriyi doğrulayacağız.
Fakat, çalışma ayrıcalığına eriştiğim
araştırma takımım olmasaydı
bunun gibi çalışan
resimleme fikrini edinmek
hiçbir zaman gerçekleşemezdi.
Herhangi bir astronomi alt yapım
olmadan bu projeye başlamama rağmen,
bu eşsiz işbirliğinin daha ilk kara delik
resminde sonuç verebilmesiyle
başardığımız şey beni hâlen şaşırtıyor.
Fakat "Event Horizon Telescope"
gibi büyük projeler
disiplinler arası uzman farklı insanların
masaya getirilmesi nedeniyle başarılıdır.
Biz, aynı potada eriyen astronom, fizikçi,
matematikçi ve mühendisleriz.
Bu, imkânsız olduğu
düşünülen şeyi başarmak için
eninde sonunda yapılacak olan şeydir.
İlk bakışta kara delik
kadar gizemli gelse de
sizi dışarı çıkmaya, bilimin sınırlarının
genişletilmesine yardım etmeye
davet ediyorum.
Teşekkür ederim
(Alkış)