Kara Delik Nedir?
Astrofizikte, çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek kadar güçlü olan, büyük kütleli, gök cismi ve kütleçekim alanlarıdır. Aslına bakar isek kara delikler, ölü yıldızların ta kendisidir. Çünkü büyük kütleli bir yıldızın yakıtı sona erdiğinde, kendi üzerine çöker ve bunun sonucunda işte kara delik meydana gelir.
Nasıl Oluşur?
Bu kara delik dediğimiz şeyler nereden çıkıyor ve nasıl oluşuyor? Gelin, şimdi de buna bakalım.
Kara deliğin aslında oluşumuna bir ölüm ve ölümden meydana gelen tekrardan yaşam diyebiliriz. Çünkü kara deliğin tanıtımını yaparken, ölü yıldızlardan meydana gelir ve büyük kütleli yıldızın yakıtının bitmesi sonucunda kendi üzerine çöküp kara deliği oluşturur demiştik. Yani, yıldız kütleli kara delikler büyük kütleli yıldızların ölümü ile ortaya çıkarlar. Şimdi kısaca bir yıldızın doğumundan bahsedip kara deliğe doğru ilerleyelim.
Uzayda bulutsular, yüksek sıcaklığa sahip gaz ve toz bulutlarının bir araya gelerek inanılmaz derecede sıkışması ile meydana gelirler. Oldukça yüksek sıcaklığa sahip gaz kütlelerinden oluşan yıldızların, Dünya'dan çok daha büyük birer kütleleri bulunmaktadır. Her ne kadar canlı varlık olmasalar bile, tıpkı canlılar gibi doğup belli bir oranda büyürler ve sonunda ölürler. Farklı renkler üzerinden değişiklik göstererek ölüm sürecine giren yıldızların parçaları yüksek enerji patlamalarıyla uzayda dağılırlar. Büyük kütleli yıldızlar, Güneş'in 30 ila 40 katı kütleye sahip dev yıldızlardır. Bu tür yıldızlar, nadiren de olsa, küçük yıldızların yanında oluşurlar. Büyük kütleli yıldızlar hidrojen yakıtlarını çok daha çabuk tüketirler. Birkaç milyon yılın sonunda ise çekirdeklerinde nükleer füzyonu sürdüremedikleri için patlarlar. Füzyon reaksiyonu durduğunda kütle çekimi çekirdeğin çökmesine ve bir nötron yıldızının oluşmasına neden olur. Yıldızın dış katmanları ise nötron yıldızının üzerine çarparak süpernova patlamasını tetikler. Yıldız, veya daha da önemlisi çekirdeği, yeterli kütleye sahip ise nötron yıldızı çökmeye devam eder ve sonsuz yoğunlukta bir noktaya kadar küçülür ve en sonunda kara delik oluşur. Kara delikler maddenin yığılması sonucu veya diğer kara deliklerle birleşerek büyüyebilirler. Bir birleşme gerçekleştiğinde ise bilim insanlarının tespit edebildiği kadarıyla bir kütle çekim dalgası oluşur.
Adını Nereden ve Nasıl Almıştır?
Her zaman merak etmişizdir kara delik adını nereden aldı? Şimdi de bu konuya değinelim.
Kara delik adı, amerikalı bir teorik fizikçi olan “John Wheeler" tarafından 1967 yılında ortaya atılmıştır. Daha önce kullanılan kavram ise “Donmuş Yıldız“ idi. Fakat bu isme Fransızlar tepki gösterdiler, çünkü kara deliğin fransızca karşılığı olan “trou noir" kadının cinsel organını çağrıştıran müstehcen bir tabirdi. Lakin, sonunda onlar da pes ettiler ve kara delik kavramı tüm dünyaca kabul edildi.
Kara Delikler Neden Siyahtır?
Bir cismin rengine karar veren şey, üzerine düşen ışığın hangi dalga boylarının geri yansıdığıdır. Gözümüze (veya teleskoplarımıza) ulaşan ışığın dalga boyu, o cismin renk bileşenlerini oluşturur. Örneğin, bir yaprağın yeşil olma nedeni, üzerine düşen tüm dalga boyları arasından yeşile denk gelen dalga boyunu en fazla geri yansıtıyor olmasıdır.
Fakat, kara deliklere ulaşan ışık geri yansımaz. Yansıyamaz. Kütle çekim kuyusu öylesine büyüktür ki, ışık dışarı çıkamaz. Bu nedenle bir kara deliğe baktığınızda, tek bir renk görürsünüz: Siyah. Siyah, hiçbir görünür dalga boyunda ışığın bulunmadığı durumda oluşan renge verdiğimiz isimdir. Kara delikler, üzerinden yansıyan hiçbir dalga boyu olmadığı için simsiyahtırlar.
Ancak dikkatli gözlemler sonucunda kara delikleri tespit etmek mümkündür. İlk etapta Hubble Teleskobu tarafından kara deliklerin dolaylı etkileri gözlenmiş, bu devasa kütle çekim kuyuları etrafında yıldızların tuhaf hareketler sergilediği tespit edilmiştir. Daha sonra, 2016 yılında kara deliklerin birbirine çarpması sonucunda oluşması gerektiği düşünülen kütle çekim dalgaları ilk defa tespit edilmiştir; böylece kara deliklerin varlığının deneysel olarak doğrulanması yönünde önemli bir adım atılmıştır. Nihayet, 2019 yılında bilim insanlarının oluşturmayı başardığı ilk kara delik fotoğrafı, kara deliklerin var olduğunun ve Görelilik Teorisi’nin öngörülerinin isabetliliğinin en nihai kanıtı olmuştur.
Kara Deliğin İçinde Ne Var?
Bu soruya aslında kısaca "Bilmiyoruz." diyebiliriz. Ancak, bunun hakkında birkaç teori mevcuttur. En çok söylenen ise bazı teorisyenlerce kara deliklerin aslında solucan deliğinin bir parçası olduğudur. Solucan deliği dediğimiz şey ise uzay ve zaman tüneli dediğimiz şeyden ibaret olan cisimdir. Solucan delikleri, evrenin farklı kısımlarını birbirine bağlayan tüneller olarak tanımlayabilir ve düşünebiliriz. Bu tünellerin bir ucunda kara delikler, diğer ucunda ise ak delikler yani her şeyi kusan cisimler olduğu düşünülüyor. Fakat, solucan deliklerinin varlığı henüz teorik olarak bile gösterilememiştir. Varlığı hakkında şu anda tereddüt içerisindeyiz.
Kara Delikten Kaçmak Mümkün Müdür?
Şimdi bir delikten aşağı doğru dönerek akan suyu hayal edelim. Deliğin kenarına yani olay ufku dediğimiz yerde bir dal parçası olsun, bu dal parçası için artık geri dönüş yoktur. Kara deliklerde çok kuvvetli olduklarından dolayı, ışık bile olay ufkuna eriştiği takdirde kara delikten kaçamaz. Bunun sonucunda kara delik tarafından yutulan ışığı bile görmek mümkün değildir. Kara delik tanımı da buradan gelmektedir. Bundan dolayı, olay ufkundan hiçbir şey kaçamaz, kara delikten yani. Bu durumu biraz daha açıklamak gerekirse; olay ufkundan içeri düşmek Niagara Şelalesi'nde kanoyla gitmeye benzer. Çok hızlı kürek çekerseniz belki kaçma şansınız olur, ama şelalenin kenarına kadar giderseniz artık kaçmak mümkün değildir.
Kara Delikleri Nasıl Görüyoruz?
Işığın evren gözlemindeki önemi çok büyüktür. Uzayı gözlemlemek için kullandığımız basit gözlem teleskoplarında, gök cisminin ışığının bir mercek yardımıyla katbekat büyütülmesiyle görüntü elde edilmekte ve tüm bilgiler bir "nokta kaynaktan" gelen ışığın incelenmesiyle elde edilmektedir. Böyle bir durumda da elektromanyetik spektrumun sadece görünür ışık kısmından gelen ışığı toplayan ve odaklayan optik gözlem teleskopları kullanılarak ışığı olmayan bir kara deliğin gözlemlenmesi imkansız olacaktır. Ancak, kara deliğin yakınlarında bir yıldız veya yüksek yoğunluğa sahip gaz bileşenleri bulunuyorsa kara delik onları kendi içine doğru çekebilir. Çekilen bu maddeler doğrudan kara deliğin içine düşmezler; kara delik etrafında yığılma diski adı verilen bir yapıyı oluştururlar. Bu yapı, tabiri caizse tıpkı bir lavabo gideri gibi kara deliğin içine doğru ilerlerken sarmal bir yapı oluşturur ve bu yapıyı takip eden nesneler kara delik tarafından yutulur. Yığılma diski neredeyse ışık hızına yakın bir hızla kara delik etrafında dolanır ve disk içinde bulunan parçacıkların birbirine çarpması veya sürtünmesinden dolayı sıcaklık milyonlarca santigrat dereceye kadar yükselir. Tam bu aşamada X ışını gözlemi yapan, dünya atmosferi dışına konumlandırılmış, gelişmiş teleskoplar tarafından bu sıcaklık algılanır ve o noktada bir kara deliğin varlığından söz edilebilir. 2019 yılının Nisan ayında Olay Ufku Teleskobu (Event Horizon Telescope) projesi ile devasa büyüklükte bir eliptik gök ada olan M87’nin merkezinde bulunan süper kütleli kara delik ilk defa bu yöntemle gözlemlenmiştir.
Kara Deliğin İçine Girersek Ne Olur?
Kara deliğe ilk öncelikle ayaklarınızla girerseniz, kütle çekimi ayaklarınızı kafanızdan daha çok çekecektir. Çünkü ayaklarınız deliğe daha yakındır, bunun sonucunda uzunluğuna çekilecek ve enlemesine sıkışacaksınız. Tıpkı spaghetti makarna gibi uzayacak ve paramparça olacaksınız. Tabii bu durum kara deliğin kütlesine göre de değişebilir.
Gezegenimize En Yakın ve Son Zamanlarda Keşfedilen Kara Delik Nedir?
Şimdi ise galaksimizin merkezindeki, Güneş'in 4 milyon katı kütleye sahip süper kütleli kara deliğe merhaba deyin: SAGITTARIUS'A
4,4 milyon Güneş kütlesinde ve Samanyolu'nun merkezinde, Dünya'ya ise 26.600 ışık yılı uzaklıkta yer alıyor. Bu mesafeler boyunca, arada çok fazla tozların bulunması kara deliği net bir şekilde görmemizi zorlaştırıyor. Normalde de kara delikleri görüntülemek zor bir durumdur. Çünkü en başından beri belirttiğimiz üzere, içinden ışığın bile kaçamadığı kapkara cisimlerdir. Öte yandan ise yüksek hızda giden gaz jetleri, atomların birbirine sürtünmesiyle ısınarak X ışınları saçıyor. Bunlarda VLA teleskopları ile gözlemleniyor.
Kara Delikler Nasıl Ölür ve Öldüklerinde Ne Olur?
1970'li yıllarda teorik fizikçi Stephen Hawking, yer çekimi kavramı ve kuantum mekaniği kesişiminde önemli, unutulmaz bir keşfe imza atmıştı. Buna göre, kara delikler yavaş da olsa yanıyordu ve yeterli zamanın ardından, sonunda da yok oluyorlardı.
Yani ünlü bilim insanı Hawking'e göre bu "korkunç canavarlar" yenilebiliyorlar, fakat nasıl? İzafiyet teorisine göre bu fazlasıyla karmaşık bir matematik teorisi. Aynı şekilde kuantum mekanikleri de böyle. Tabii ki tüm bu "Nasıl?" sorularına kafa karıştırıcı matematiksel terimlerle cevap vermek pek hoş değil. Basit bir açıklama yapmak gerekirse, uzay boşluğunda sınırsız sayıda sanal parçacıklar yer alıyor ve bu parçacıklar uzay boşluğunda çok kısa anlarda enerji çalıyorlar, birbirleriyle çarpışıyorlar ve ardından buharlaşarak hiçliğe karışıyorlar.
Her Şeyin Ömrü Sınırlıdır
Yani kara deliklerin sonsuz bir ömrü var mi? Her şey yaşar ve ölür. Kara delikler de bu sınıfa dahil mi? Evet, bir kara deliğin dahi sınırlı bir ömrü var. Stephen Hawking 1974'te bu araştırmaları yaptı ve ardından bilimsel jargona "Hawking radyasyonu" terimini kattı.
Ünlü bilim adamına göre bu kara delikler kuantum mekanikleri nedeniyle bir enerji yayıyordu ve bu da giderek küçülüyordu, sonunda da buharlaşıyordu. Buna rağmen, bu işlemin oluşumu bizim hayal edebileceğimiz bir zaman aralığının çok daha ötesinde. Yani bir kara deliğin yok olması işlemi, astrofizik durumunda bizim gözle görebileceğimiz etkiler yaratmıyor.
Yeni bulgulara göre kara delikler zaman içinde Hawking radyasyonunu yayıyor ve böylece kütlelerini de yavaşça kaybediyorlar. Daha büyük kara delikler, daha düşük ısılarda radyasyon sıcaklığı yayıyor ve yok olmaları da haliyle fazla vakit alıyor. Yapılan hesaplamalar, kara deliklerin yok olması için gereken sürenin on veya yüz milyarlarca yıl düzeyinde olduğunu göstermektedir. Evrenimizin 13,8 milyar yıl yaşında olduğu düşünülürse, bu sürenin uzunluğu daha iyi anlaşılabilir.
Orhan Açıkgöz
Yücel Kültür Vakfı
Gönüllü Yazar
YKV Content:1574