Biri size “kara delik nedir? diye sorsa ne cevap verirdiniz?

Kara delikler, kütledir. Peki, kütle ne yapar? Uzay zamanı gerer. Örneğin Güneş de uzay zamanı germektedir. Merkür’ün yörüngesi Newton fiziğine göre hesaplandığında yanlış sonuç verir, yörünge hafifçe kaymıştır. Bunun sebebi de Güneş’in uzay-zamanı germesidir ve bunu Einstein Genel Görelilik Teorisi ile açıklamıştır.

Uzay-zaman, sürekli işittiğimiz bir kavram. Gelin bu kavram üzerinden kara delikleri anlamaya çalışalım. Örneğin dört kişi bir çarşafın dört yanından tuttuğumuzu düşünelim. Çarşafın üzerine bir basketbol topu atılsın. Çarşaf gerilecektir. Ardından bir gülle ve de ardından bilye atılsın. Ne kadar çok büyük kütleyi çok küçük bir hale getirirsek çarşafı iyice gerecek kara bir delik oluşturacaktır. Burası karanlık bir çukurdur ve ışık yaymaz. Bu yüzden de kara delik olarak adlandırılır. Peki; nereden çıktı bu kara delikler, nasıl gözlendiler, ilk ne zaman keşfedildi, kara delikler ışık yayabilir mi, kara deliğin bir sonu var mı? Gelin şimdi bu soruların yanıtlarını bulalım.

Nereden Çıktı Bu Kara Delikler?

Kara delikler, ilk olarak 1781 senesinde Charles Messier tarafından gözlemlenmiş ve bulutsu yapı olarak kaydedilmiştir. Bu kaydettiği bulutsu yapı şu an M87 veya Messier 87 olarak adlandırdığımız, Güneş’in milyarlarca katı büyüklükte olan süper kütleli kara deliktir. Süper kütleli denmesinin sebebi, diğer kara deliklerden daha fazla kütlesinin olmasıdır.

1783 senesinde John Mitchell, “karanlık yıldız” fikrini ortaya atan ilk kişi olmuştur ancak bu, yaşadığı dönemde çılgınlık olarak görülmüştür. 1964’te Cygnus X-1 yıldızının kara delik olduğu keşfedilince Mitchell’in haklı olduğu ortaya çıkmıştır. Fikirlerimiz kime çılgın gelirse gelsin peşinden gidersek, dönemimizin insanları için mantıklı olmasa da ileriki dönemlerde çığır açacak işlere imza atabilmemizin mümkün olduğunu gösteren harika bir örnek.

1960lı yıllarda Stephen Hawking ve Roger Penrose kara delik üzerine çalışmalarını bu keşiften önce sürdürürken tekillik (singularity) teoremlerini ortaya atmışlar ve kendi kütlesi altında çökmüş yıldızların kara deliğe dönüşmesi ile fizik yasalarının işlemediği bir uzay-zaman tekilliği oluşacağını öne sürdürmüşlerdi. 1964’te Cygnus X-1’in kara delik olduğunu öğrenince Stephen Hawking; evrende inanılmaz sayıda kara delik olduğunu, büyük patlamadan itibaren sayısız yıldızın kara deliklere dönüşmüş olması gerektiğini ve Hawking radyasyonunu teorileştirmiştir.

Galaksimizin Merkezinde Süper Kütleli Kara Delik Keşfi

Nisan 2019’da Messier 87 (M87) ile ilk kara delik fotoğrafı çekildiğinde galaksimizin merkezindeki ilk kara delik keşfi yapılmış oldu ve Genel Görelilik Teorisi ile de gözlemler uyumluydu. Bu keşfin yapılması ile 2020 Nobel Fizik Ödülü galaksimizin merkezindeki ilk kara delik keşfine gitti. Roger Penrose, Stephen Hawking ile 1960lı yıllarda ortaya koyduğu teoremlerin doğrulanmasından dolayı Nobel Ödülü almış ve ödülü kara delik fotoğrafının çekimi için uğraşan Andrea Ghez ve Reinhard Genzel ile paylaşmıştır.

Ne güzel bir başarı hikayesi değil mi? Bir bilim insanının yıllar önce kafa yorduğu şeyi günümüzde kanıtlayabilmek. Gelişen teknoloji ve bilime karşı değişen bakış açısı ile artık bu keşifleri yapmak daha kolay. Daha kolay derken yanlış anlaşılmasın, 1990’lardan beri Andrea Ghez ve Reinhard Genzel bu konu üzerine çalışmışlar. Bilim dünyasına bir ışık oldular ve kara deliklerin gizemini bir nebze olsun anlamak için etkili bir adım attılar.

Kara Delikler Nasıl Oluşur?

Güneş’ten çok daha büyük yıldızların ölümüyle kara delikler oluşur. Yıldız patlayacağında dış çeperlerindeki maddeyi dağıtır ve çekirdeği çökerek bir delik oluşturur. Kara delik, maddeyi yuttukça büyür ve buna bağlı olarak da çekim gücü artar. Kara delik, tamamen kütle ile ilişkilidir. Kara deliğin görünmeyen iç kısmı, tekilliktir. Burada ne olduğu bilinmemektedir. Ancak tahminlere göre şu anki fizik yasalarının işlemeyeceği, zamanın çok yavaş olduğu ya da hiç olmadığı bir yer olabilir. Burası, her şeyin başladığı yerdir.

Solucan Deliği

Buranın bir sonu var mıdır? Bunu da bilemeyiz ancak belki kara deliğe düşen bir şeyin solucan delikleri aracılığı ile başka bir yere veya başka bir zamana gidilebileceği düşünülmektedir. Çoğunlukla buraya giren bir nesnenin ise bir daha çıkamayacağını duysak da aslında Stephen Hawking’e göre Hawking Radyasyonu denilen bir buharlaşma olacağıdır. Ancak bunun gözlemlenmesi trilyon yıl süreceği için ne olacağı bilinmemektedir.

Kara Delikler Nasıl Gözlenir?

Bir şeyi görebilmemiz için ışık yayması veya ışığı yansıtması gerekir. Kara delikler, hiç ışık yaymadığı veya yansıtmadığı için hep karanlık gözükürler. Ancak ona yakın bir maddeyi gözlemleyerek onun aşırı ısındığı ve X-ışınları yaydığı sonucuna varırsak, orada kara delik var diyebiliriz.

İlk kez bir kara deliğin fotoğrafı 2019 Nisan ayında çekilmişti ancak buna benzer bir görüntüyü 2014’te Yıldızlarası (Interstellar) filminde de görmüştük. Gerçeğe yakın yapılan illüstrasyon burada kullanılmıştır. Bunun sebebi ise Stephen Hawking’in yakın arkadaşı olan ve kara delikler üzerine çalışmalar yapan Kip Throne’un bu filmin yapım sürecine epey katkı sağlamasıdır.

Güneş Yerinde Bir Kara Delik Olsaydı Ne Olurdu?

Güneşimiz enerjisinin tamamını tükettiğinde beyaz cüceye dönüşecektir. Bir yıldızın kütlesini bildiğinizde öldüğünde neye dönüşeceğini de yani onun sonunu da bilebilirsiniz. Dediğim gibi, her şey kütleyle alakalı. Güneş’ten daha büyük bir yıldız olsaydı mesela dört beş kat kadar, bir kara deliğe dönüşebilirdi.

Diyelim ki şu an Güneş bir kara deliğe dönüşseydi Dünya’dan 8.3 dk sonra fark edilirdi. Çünkü Güneş, 8.3 ışık yılı mesafe uzağımızda. Ardından ısı ve ışık kaynağı kalmaz, gezegenimizi koruyacak hiçbir şey de kalmayacağı için sürekli asteroitler çarpardı. Kütlesi aynı kalınca yörüngeler de aynı kalır ve yine Güneş’in etrafında döndüğümüz gibi aynı yörüngeyi dönmeye devam ederiz. Sadece biz değil, Merkür de öyle ki Güneş’e en yakın gezegendir. Ancak kütle aynı kalacağı için çekim gücü de aynı kalacak ve böylece gezegenleri yutmayacaktır.

Kara Deliklerin En Büyük Gizemi

Kara deliklerin en büyük gizemi karanlık olmasıdır. Onlar hakkında teoriler dışında başka bir bilgiye sahip değiliz. Daha galaksimizin merkezindeki kara delik yeni bulundu. Kim bilir daha hakkında keşfedecek neler vardır? Bildiğimiz fizik yasalarını altüst edecek mi? İçinde neler saklı, kara delik bir yere açılan kapı mı? Bu çalışmaların devam etmesiyle günün birinde kara deliğin tüm gizeminin çözüleceğini tahmin ediyoruz ama kim bilir daha evrende bunun gibi ne başka gizemler vardır?

Yelda GÜNDEĞER

KAYNAKÇA

Stephen William Hawking and Roger Penrose, “The singularities of gravitational collapse and cosmology” (27 January 1970), The Royal Society

Eckart & R. Genzel, “Observations of stellar proper motions near the Galactic Centre”(1996), nature

J. Smethurst, B. D. Simmons,C. J. Lintott, J. Shanahan “Secularly powered outflows from AGN: the dominance of non-merger driven supermassive black hole growth”, (5 September 2019)