"Yıldızlararası" filminde
süper kütleli bir kara deliğe yakından baktık.
Parlak gaz arkasında,
kara deliğin süper yerçekimi halka şeklinde
ışığı içine doğru büküyor.
Ancak bu gerçek bir fotoğraf değil,
bu bir bilgisayar grafik tasarımı --
kara deliğin neye benzediğinin sanatsal bir yorumu.
Yüz yıl önce,
Albert Einstein ilk genel görelilik kavramını yayınladı.
Sonraki yıllar içinde,
bilim insanları bunu destekleyen pek çok kanıt öne sürdüler.
Bu teoriden çıkarılan kara delik konusu ise
hâlâ doğrudan gözlemlenemedi.
Bir kara deliğin neye benzediği hakkında fikrimiz olsa da
daha önce hiç resmini çekemedik.
Önümüzdeki birkaç yıl içinde
ilk kara delik resmimizi görebilecek olma ihtimalimiz sizi şaşırtabilir.
Bu resmi elde edebilmek için uluslararası bilim insanları konseyi,
dünya büyüklüğünde bir teleskop
ve resmi son hâline getirecek bir algoritmaya ihtiyacımız var.
Bugün size bir kara delik resmi gösteremiyor olsam da
bu ilk resmi elde etmeye yönelik çalışmalardan kısa bir
önizleme sunmak istiyorum.
Benim adım Katie Bouman,
MIT'de doktora öğrencisiyim.
Bilgisayarların görüntü ve video analizi
yapmasını sağlayan bir bilişim laboratuvarında araştırma yapıyorum.
Astrobilimci olmadığım hâlde
bu heyecan verici projeye
nasıl katkı sağladığımı size göstermek istiyorum.
Bu gece şehrin parlak ışıklarından uzağa giderseniz,
Samanyolu galaksisinin eşsiz manzarasını
görme şansına erişebilirsiniz.
Milyonlarca yıldız içinden yakınlaştırma yaparsanız,
sarmal Samanyolu'nun merkezine doğru 26.000 ışık yılı mesafesinde,
tam ortada bir yıldız kümesine ulaşıyoruz.
Kızılötesi teleskoplarla yıldız tozunu da aşarak
uzay bilimciler bu yıldızları 16 yıl boyunca izledi.
Nefes kesen konu aslında görmedikleri şey.
Bu yıldızlar görünmez bir nesne etrafında dönüyorlar.
Bu yıldızların geçmişini inceleyerek,
uzay bilimciler buna sebep
olacak küçük ve ağır tek şeyin süper kütleli bir kara delik
olduğu sonucunu çıkardılar.
Çok yakınına gelen her şeyi yutan çok yoğun bir nesne --
ışık dâhil.
Daha da yakınlaştırırsak ne olur peki?
Görmesi imkânsız diye tanımlanan bir şeyi görmek mümkün mü?
Radyo dalga uzunluğunda yakınlaştırma yaptığımız zaman
sıcak plazmanın yerçekiminden
kaynaklanan ve kara deliğin etrafını sarmış
bir ışık halkası görmeyi umuyorduk.
Başka bir deyişle,
kara delik bize parlak materyalin bir gölgesini gösteriyor
ve karanlık bir küre hâlini alıyor.
Bu parlak halka kara deliğin olay ufkunu açığa çıkarıyor,
yani yerçekimi kuvveti öylesine büyük ki
ışık bile bundan kaçamıyor.
Einstein'ın denklemleri bu halkanın boyut ve şeklini öngörüyor,
yani bunun bir resmini elde etmek yalnızca güzel olmakla kalmayacak,
kara deliğin etrafındaki şiddetli koşullarda bile
bu denklemlerin geçerli olduğunu kanıtlayacak.
Ancak bu kara delik bizden çok uzak,
Dünya'dan bu halka aşırı küçük görünüyor --
Bizim için ayın yüzeyinde bir portakaldan farksız.
Bu da onun bir fotoğrafını çekmeyi aşırı zor kılıyor.
Niçin?
Basit bir denklemle açıklayabiliriz.
Kırınım dediğimiz bir fenomen sayesinde
görebileceğimiz en küçük
nesnelere ilişkin temel sınırlarımız var.
Bu denkleme göre gittikçe daha küçük şeyler görebilmek için
teleskoplarımızı büyütmemiz gerek.
Ancak Dünya'daki en güçlü optik teleskoplarla bile
ayın yüzeyini resmetmek için gerekli olan
çözünürlüğe yaklaşamıyoruz bile.
İşte burada Ay'ın Dünya'dan çekilmiş en yüksek çözünürlükte
resimlerinden biri.
Kabaca 13.000 piksel var
ve her bir piksel 1,5 milyonu aşkın portakal demek.
O hâlde Ay'ın yüzeyindeki bir portakalı
görebilmek için ne kadar büyük bir teleskop gerek?
Diğer bir deyişle, kara deliği?
Öyle görünüyor ki hesap yaptığımız zaman,
Dünya boyutunda bir teleskopa ihtiyacımız olduğunu
kolayca çıkarabiliyoruz.
(Kahkaha)
Dünya boyutunda bu teleskopu yapabilirsek,
kara deliğin olay ufku anlamına gelen
o eşsiz ışık halkasını yorumlamaya başlarız.
Bu resim, bilgisayar grafik tasarımında gördüğümüz
tüm detayları içermeyecek de olsa
bir kara deliğin yakın çevresi hakkında
önizleme yapmamızı sağlayacaktır.
Yine de takdir edersiniz ki
Dünya boyutunda bir teleskop yapmak imkânsız.
Mick Jagger'ın ünlü sözleri gibi,
''Her zaman istediğinizi elde edemezsiniz,
ama bazen çalışırsanız, ihtiyacınız olan şeyi
bulabilirsiniz.''
Tüm dünyadaki teleskoplar birbirine bağlanarak,
Event Horizon Teleskopu adı verilen uluslararası bir ortaklıkla
bir kara deliğin olay ufku ölçeği üstünden yapısını ayrıştıran
bilgisayar ortamında
Dünya boyutunda bir teleskop yaratılıyor.
Bu teleskoplar ağının önümüzdeki yıl ilk kara delik
fotoğrafını çekmesi tasarlanıyor.
Dünya üzerindeki tüm teleskoplar birlikte çalışıyor.
Atomik saatlerin tam zamanlaması yoluyla
gözlem yerlerinde araştırma ekipleri binlerce terabayt
veri toplayarak ışığı donduruyor.
Bu veri daha sonra Massachusetts'deki laboratuvarda işleniyor.
Peki işe yarıyor mu?
Galaksimizin merkezindeki kara deliği görmek istiyorsak,
bu imkânsız büyüklükteki teleskopu yapmamız lazım, değil mi?
Diyelim ki Dünya boyutunda
bir teleskop yapabildik.
Dünyayı dönen bir disko küresine
çevirmek gibi bir şey olurdu bu.
Her bir aynanın ışığı toplaması gerekirdi,
biz de bunları birleştirerek bir resim oluşturabilelim.
Şimdi de bu aynalardan çoğunu kaldırdığımızı varsayalım,
yalnızca birkaç tane kalsın.
Yine tüm bilgiyi birleştireceğiz,
ama şimdi bir sürü boşluk var.
Kalan bu aynalar teleskopumuz olan alanları temsil ediyor.
Bu resim elde edebilmek için inanılmaz küçük bir ölçüm.
Yalnızca birkaç teleskop alanında ışığı topluyor olmamıza karşın,
Dünya döndükçe, diğer yeni ölçümler elde ediyoruz.
Yani disko küresi döndükçe, bu aynaların lokasyonu değişiyor
ve hedefin değişik yanlarını görme imkânı ediniyoruz.
Bu görüntüleme algoritmaları disko küresinin boşluklarını dolduruyor,
söz konusu kara delik resminin oluşturulmasına imkân sağlıyor.
Dünyanın her yerinde teleskoplar olsaydı --
yani tam bir disko küresi olsaydık --
bunun bir önemi olmazdı.
Ancak yalnızca birkaç örnek görebiliyoruz, bu nedenle
teleskop ölçümlerimize tam tamına uyan
sonsuz sayıda muhtemel görsel var,
fakat tüm görseller eşit oluşturulmuyor.
Bu görsellerin bir kısmı bizim kabul ettiğimiz koşullara daha çok uyuyor.
Bu noktada ilk kara delik resminin çekilmesinde benim rolüm
teleskop ölçümlerimize uyumlu en makul görseli bulacak
algoritmaları tasarlamak.
Tıpkı adli birimlerin yüz yapısı bilgisi kullanarak
kısıtlı tariflerle bir robot resim oluşturması gibi,
geliştirdiğim görsel algoritmalar da kısıtlı teleskop verisi ile
evrendeki şeylere benzeyen bir resim oluşturmamıza yardım ediyor.
Bu algoritmaları kullanarak, seyrek ve karmaşık veriler arasından
bir resim oluşturabiliyoruz.
Burada benzetilmiş veriler kullanarak yapılmış bir oluşturma görüyorsunuz,
teleskoplarımızı galaksinin merkezindeki
kara deliğe yöneltmiş gibi yapıyoruz.
Bu yalnızca bir simülasyon olsa da bu tür bir oluşturma yakın zamanda
bir kara deliğin sağlam bir resmini çekeceğimizin umudunu veriyor,
bununla da halkasının boyutuna karar vereceğiz.
Bu algoritmanın detaylarına inmek istesem de
şanslısınız ki bunun için vaktim yok.
Yine de size evrenin neye benzediği
ve bunu sonuç oluşturma ve doğrulama yapmak için
nasıl kullandığımızla ilgili kısa bir bilgi vermek istiyorum.
Teleskop ölçümlerimizi kusursuz bir şekilde açıklayan
sayısız muhtemel görsel olduğu için,
bunlardan birini seçmemiz gerekiyor.
Bunu yapmak için kara delik olma
ihtimallerine göre sıralama yapıyoruz,
sonra da en muhtemel olanı seçiyoruz.
Tam olarak ne demek istiyorum?
Varsayalım bize bir görselin Facebook'ta
görünmesinin ne kadar olası olduğunu söyleyen bir model yapıyoruz.
Muhtemelen modelin bize
sol tarafta bu karmaşık görseli birinin paylaşmasının olası olmadığını
ve sağ tarafta birinin böyle bir özçekim
paylaşacağını söylesin isteriz.
Ortadaki görsel bulanık,
yani karmaşık resme oranla bunu Facebook'ta daha çok
görme ihtimalimiz olsa da
selfiye oranla görme ihtimalimiz çok daha düşük.
Ancak konu kara delik görselleri olunca,
bir merak konusu ortaya çıkıyor: Daha önce hiç kara delik görmedik.
Bu durumda olası bir kara delik görseli nedir
ve kara deliklerin yapısı hakkında ne varsaymalıyız?
''Yıldızlararası'' filmindeki kara delik görseli gibi
yaptığımız simülasyonlardan görseller kullanabiliriz,
ama bunu yaparsak bazı sorunlara yol açabilir.
Einstein'ın teorileri doğru çıkmazsa ne olur?
Yine de olan bitenin doğru bir resmini oluşturmak isteriz.
Einstein'ın denklemlerini algoritmalarımıza çok fazla harmanlarsak
görmeyi umduğumuz şeyi görürüz.
Başka bir deyişle, galaksimizin ortasında
dev bir fil olması ihtimali için bu seçeneği açık bırakalım.
(Kahkaha)
Değişik türde görseller çok farklı özellikler taşır.
Kara delik simülasyonu görselleri ve her gün Dünya'da çektiğimiz
görselleri kolayca ayırabilmekteyiz.
Belli bir görselin özelliklerini çok fazla yansıtmadan
algoritmalarımıza görsellerin neye benzediğini anlatmamız lazım.
Bunu deneyebileceğimiz bir yöntem
farklı tür görsellerin özelliklerini yansıtmak ve varsaydığımız
görselin oluşturduğumuz görselleri nasıl etkilediğine bakmak.
Tüm bu farklı tür görseller çok benzer bir resim meydana getirirse
resme dair yaptığımız varsayımların
tarafsız olduğu konusunda kendimize güvenmeye başlıyoruz.
Tıpkı dünyanın değişik yerlerinde
üç farklı polis ressamına aynı tarifi vermek gibi.
Eğer hepsi birbirine benzeyen bir yüz oluşturursa,
kendi kültürel önyargılarını
çizimlerine yansıtmadıkları kanısına varırız.
Değişik tür görsel özelliklerini yansıtmanın yollarından biri
var olan görsellerden parçalar kullanmak.
Yani bir yığın toplu görseli alıp
küçük görsel yamalarına ayırıyoruz.
Sonra her bir görsel yamaya bir yapbozun parçaları gibi davranıyoruz.
Çok sık gördüğümüz parçaları bir görsel oluşturmak için kullanıyoruz,
bu da bizim teleskop ölçümlerimize uyuyor.
Değişik tür görseller çok farklı yapboz parçası takımına sahip.
O hâlde görseli oluşturmak için
aynı veriyi kullanıp değişik yapboz takımını kullanırsak ne olur?
Öncelikle kara delik görsel simülasyon yapboz takımıyla başlayalım.
Pekâlâ, bu makul görünüyor.
Bu bir kara deliğin varsaydığımız görüntüsü.
Peki bunu o küçük
kara delik simülasyon görsel parçalarıyla mı elde ettik?
Başka bir yapboz takımı deneyelim,
astronomik, konu dışı nesnelerden.
Pekâlâ, benzer görünen bir görsel aldık.
Gündelik görsellerden parçalar almayı deneyelim.
Telefonunuzun kamerasıyla çektiğiniz fotoğraflar gibi?
Harika, aynı görseli aldık.
İşte değişik yapboz parçalarından aynı görseli aldığımız zaman,
yaptığımız varsayımların
son görsel üzerinde
çok fazla önyargı etkisi yapmadığı kanısına varabiliriz.
Yapabileceğimiz diğer bir şey günlük görsellerden oluşan
parçalar gibi aynı yapboz parçalarını alıp
pek çok farklı kaynak görsel oluşturmak üzere kullanmak.
Yani simülasyonlarımızda,
bir kara deliğin astronomik rastgele bir nesneye benzediğini varsayıyoruz,
galaksimizin merkezinde bir fil misali günlük görseller gibi.
Aşağıdaki algoritmalarımızın sonucu yukarıdaki gerçek simülasyon
görseline çok benzer çıktığı zaman,
algoritmalarımıza olan güvenimiz artmaya başlıyor.
Burada vurgulamak istediğim nokta
bu resimlerin hepsi günlük fotoğrafların
küçük parçaları bir araya getirilerek oluşturuldu,
tıpkı sizin cep telefonlarıyla çektikleriniz gibi.
Yani daha önce hiç görmediğimiz bir kara delik görseli
her zaman gördüğümüz resimler birleştirilerek oluşturulabilir.
Bu şekilde fikirleri resmetmek
ilk kara delik resmini çekmemizi sağlayacak
ve umuyorum ki bilim insanlarının
çalışmalarını dayandırdığı teorileri doğrulayacak.
Ancak tabii ki bu fikirleri resmetme çalışması
birlikte çalışma ayrıcalığına sahip olduğum muhteşem araştırma
ekibi olmadan asla mümkün olmazdı.
Hâlâ şaşırıyorum,
astrofizik alanında altyapım olmadan bu projeye başlamama rağmen,
bu eşsiz işbirliği sayesinde başardıklarımız
ilk kara delik resmini çekmemizle sonuçlanabilir.
Event Horizon Teleskopu gibi büyük projeler
farklı insanları aynı masada toplayan bu disiplenler arası
uzmanlık sayesinde başarılılar.
Biz çok farklı astrobilimcileriz,
fizikçiler, matematikçiler ve mühendisler.
Bir zamanlar imkânsız diye düşünülen
bir işi başaracak olmamızın sebebi bu.
Lütfen bir adım atın
ve bilimin sınırlarını zorlayın,
her ne kadar bu size önce bir kara delik kadar gizemli görünse de.
Teşekkür ederim.
(Alkış)