Kara delik, ilk kez 18. yüzyılın sonlarında “Newton’un evrensel kütleçekim yasası” ile ortaya atıldı. O zamanlar bu konunun üzerine düşülmedi, ancak 20. yüzyılda Albert Einstein, İzafiyet Teorisi ile kara deliklere farklı bir bakış açısı getirdi. ABD’li fizikçi John Wheeler, önceden Schwarzschild cismi olarak bilinen ‘kara delik’e şimdiki adını verdi. Şu ana kadar kara delik hakkında çok fazla bilgi bulunamadı. Fakat ortaya birçok teori atıldı. Bu yüzden sizlere kesin bilgiler ve teoriler ile birlikte kara delik nedir, kara delik nasıl oluşur anlatmak istedik.
Son yıllarda çekilen filmler ve belgeseller, kara delikleri büyük merak konusu haline getirdi. Hal böyle olunca bilim kurgu aşıkları ve uzay tutkunları kara delikler hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak için araştırma yapmaya başladı. İşte “Kara delik nedir?” sorusunun cevabı ile başlayıp ufkunuzu genişletecek güncel bilgiler…
Kara delik nedir?
Kara delik, her türlü maddeyi ve radyasyonu kolaylıkla kendine çekebilen, hacmi küçük olsa da kütlesi büyük olan kozmik bir cisimdir. Uzayda belirli nicelikteki maddelerin bir araya gelmesiyle oluşan kara delik, ışığı yansıtmadığı için “kara” olarak adlandırılır. Kara delikler, tekilliklerinden dolayı üç boyutlu değil, sıfır hacimli olarak kabul edilir. Einstein’ın İzafiyet Teorisi’ne göre tanımlanan kara deliklerin içinde zamanın normalden daha yavaş aktığı varsayılır.
Kara delik, kütleçekimsel tekillik adı verilen yer çekimi alanı sonsuz olan bölgeye konsantre olan bir kütleye sahiptir. Bu kütle ise ‘kara deliğin olay ufku’ diye bilinen bir küreyi oluşturur. Bu küre, kara deliğin uzayda kaplamış olduğu yeri temsil eder. Yıldızlar arası mesafeler söz konusu olduğunda kara delik, kendisiyle aynı kütleye sahip olan kozmik bir cismi içine çekemez. Dememiz o ki, kara delikleri, her şeyi içine çeken bir elektrikli süpürge gibi düşünmek yanlış olur. Bunun en güzel örneğini şöyle verebiliriz; Güneş yerine eşdeğer kütleye sahip bir kara delik olsaydı, Güneş Sistemi’mizdeki gezegenlerin yörüngelerinde en ufak bir değişim olmazdı.
Kara delik nedir anladığımıza göre nasıl oluştuklarını öğrenelim…
Kara delik nasıl oluşur?
Kara delik nasıl oluşur sorusunun üç farklı cevabı var.
İlksel kara deliklerin, evrenin ilk zamanlarında oluştuğu düşünülüyor. Teoriye göre bu kara delikler Büyük Patlama’dan hemen sonra oluşmuştur.
Yıldızsal kara delikler, büyük kütleli yıldızların çökmesi sonucunda oluşur. Yıldızın iç basıncı, kendi kütleçekimini yenemezse yıldız çökmeye başlar. Yıldızın kütlesi büyük ise çökme hiçbir şekilde durmaz. Böylece yıldızın çökmesi kaçınılmaz olur ve süpernova gerçekleşir. Kütlesi düşük yıldızların patlaması sonucunda nebula oluşur. Ancak kütlesi belirli bir değerin üstünde olan yıldızların patlaması, kara delik oluşmasına neden olur. Düşük ihtimalli olsa da, bazen uzayda birbirine çarpan çok büyük kütleli cisimler de kara delik oluşmasını sağlayabilir.
Süper kütleli kara deliklerin ise içinde bulundukları galaksiler ile birlikte oluştuğu düşünülüyor.
Olay ufku nedir?
Kara delikte, artık ışık ve maddenin kaçamadığı bölgeye olay ufku denir. Olay ufku ile ilgili hiçbir fiziksel bilgi yoktur. Orada olup biteni açıklamak mümkün değildir. Bir yıldızın olay ufkunu çökmeden önceki kütlesi belirler. Mesela 20 güneş kütlesi olan bir yıldız çöküp kara delik olduğunda, olay ufkunun çapı 120 kilometre olur. Kara delik, içine çektiği maddeler ile olay ufkunu genişletir ve böylece olay ufku daha güçlü bir çekim alanı oluşturur. Bazı kara deliklerde ise iki olay ufku bulunur. Bilim insanlarının teorilerine göre olay ufkunda zaman durur.
Kara delik oluşması için yıldızın kütlesi ne kadar büyük olmalıdır?
Az önce anlattığımız gibi en çok kara delik oluşumunu sağlayan olay, yıldızların yakıtlarını tüketerek patlamasıdır. Fakat her yıldızın ölümü, bir kara delik doğurmaz. Kara delik oluşması için ölen yıldızın kütlesinin belli bir değerin üstünde olması şarttır. Bu kütle sınırına kısaca “Chandrasekhar Limiti” denir. Bu limit, bazı durumlarda 2-3 Güneş Kütlesi olarak kabul edilse de, ortalama olarak 1.4 Güneş Kütlesi kadardır. Yani bir yıldızın kara delik oluşturabilmesi için öldüğü zaman bizim Güneş’imizden 1.4 kat daha büyük olması gerekir.
Verdiğimiz bu bilgiye göre bizim Güneş’imiz, öldüğü sırada asla bir kara delik oluşturamaz.
Kara deliklerin siyah olmasının sebebi
Hepimizin bildiği üzere renk, ışığın cismin üzerine çarptıktan sonra geri yansıttığı ışınlar sayesinde görülür. Fakat kara deliklere giden ışık geri yansıyamaz. Çünkü çekim gücü o kadar büyüktür ki, ışık olay ufkundan dışarı çıkamaz. Bu yüzden kara deliklere baktığımızda siyah olduklarını görürüz. Aslında kara delikler siyah renk değildir, hiçbir ışık yansıtmadıkları için beynimiz onları siyah olarak algılar.
Kara deliğin içine düşen astronota ne olur?
Kara deliklerin içinde ne olduğu bizler için büyük bir sır. Bu yüzden kara deliğin içine düşen birinin neler yaşayacağını tam olarak kestirmek mümkün değil. Fakat Einstein’ın teorileri sayesinde bazı bilgiler verebiliriz.
Kara deliğe düşen bir astronotun yaşadıkları, dışarıdan görülenin aksine çok farklı olacaktır. Çünkü kara deliğin çekim kuvvetine yakalanan astronot, gelgit kuvvetlerine maruz kalacak ve bedenindeki bölgelerin bazıları farklı seviyede çekim kuvvetinin etkisini hissedecektir. Kara deliğe ilk önce astronotun bacaklarının girdiğini varsayalım. Buna göre astronotun bacaklarındaki çekim kuvveti, kafa kısmına kıyasla çok büyük ölçüde fazla olacaktır. Bu olaya ise Stephen Hawking tarafından “spagettifikasyon” adı verilmiştir.
Buna ek olarak çekim kuvveti düşük olan kara deliklerdeki gelgit kuvvetleri daha az olabilmektedir.
Kara delikler hakkında son gelişmeler
Daha önceden de belirttiğimiz üzere kara delikler ile ilgili fiziksel bilgi toplamak şu an için imkansızdır. Ancak son birkaç yıl içinde arzu edilen düzeyde olmasa da, bazı heyecan verici gelişmeler yaşandı.
Kara delik nedir ve kara delik nasıl oluşur gibi bilgilerin sizler için yeterli olmayacağını düşündük. Bu yüzden kara delikler hakkında güncel bilgilerde hazırladık.
Çekilen ilk kara delik fotoğrafı
2019 yılında bilim insanları, Dünya’dan 53 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir kara deliğin fotoğrafını yayınlandı. Bu görüntülenen ilk kara delik oldu. Yukarıda gördüğümüz kara deliğin görüntüsünü elde edebilmek için dünyanın farklı bölgelerinde bulunan 13 teleskop kullanıldı. “Canavar” adı verilen dev kara delik, 40 milyar kilometrelik çapıyla dünyadan üç milyon kat daha büyük.
Gözlemlenen en büyük kara delik patlaması
Geçtiğimiz Şubat ayında bilim insanları, ilk defa bir kara delik patlaması gözlemlemeyi başardılar ve görüntüsünü paylaştılar (sağdaki fotoğraf). NASA’nın Chandra X-Ray Gözlemevi, Dünya’dan 390 milyon ışık yılı uzaklıktaki binlerce gezegenden oluşan Ophiuchus Galaksi Kümesi’nden yaşandığını düşündükleri patlamanın çevresinde 15 Samanyolu Galaksisi kadar bir alanı etkilediğini duyurdu.
İlk kez kara delik etrafında hareket eden bir yıldız görüntülendi
Avrupa Güney Gözlemevi’ndeki Very Large Teleskopu ile yapılan yeni gözlemler sonucunda süper kütleli bir kara deliğin etrafında hareket eden bir yıldız görüldü. Bu gözlemde yıldızın yörüngesinin rozet şekline benzediği anlaşıldı. Bu keşfin 30 yıllık araştırmacılarından olan Reinhard Genzel şunları söyledi:
Einstein’ın Genel Göreliliği, bir nesnenin diğerinin etrafındaki bağlı yörüngelerin Newtoncu Yerçekimi’nde olduğu gibi kapalı olmadığını, hareket düzleminde ileriye dönük olduğunu tahmin ediyor. İlk olarak Merkür’ün Güneş çevresindeki yörüngesinde görülen bu ünlü etki, Genel Görelilik lehine ilk kanıttı. 100 yıl sonra şimdi, Samanyolu’nun merkezindeki yoğun radyo kaynağı Sagittarius A* etrafında dönen bir yıldızın hareketinde de aynı etkiyi tespit ettik. Bu gözlemsel atılım, Sagittarius A* ‘nın Güneş’in kütlesinin 4 milyon katı süper kütleli bir kara delik olması gerektiğine dair kanıtları güçlendiriyor.
Dünya’ya en yakın kara delik
Avrupa Güney Gözlemevi’nden bilim insanları, geçtiğimiz Mayıs ayı Dünya’ya 1000 ışık yılı uzaklıkta yer alan bir kara delik keşfetti. Bu kara delik, çevresinde bulunan iki yıldız sayesinde fark edildi. Bilim insanları, keşfetmiş oldukları kara delik sistemine “HR 6819” adını verdi.
