KARA DELİK NEDİR? NASIL OLUŞUR ?

Kara delik, astrofizikte, çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan, kütlesi büyük bir kozmik cisimdir. Kara delik, uzayda belirli nicelikteki maddenin bir noktaya toplanması ile meydana gelen bir nesnedir de denilebilir. Bu tür nesneler ışık yaymadıklarından kara olarak nitelenirler. Kara deliklerin, “tekillik”leri dolayısıyla, üç boyutlu olmadıkları, sıfır hacimli oldukları kabul edilir. Karadeliklerin içinde zamanın ise yavaş aktığı veya akmadığı tahmin edilmektedir.

Kara delikler Einstein’ın genel görelilik kuramıyla tanımlanmışlardır. Doğrudan gözlemlenememekle birlikte, çeşitli dalga boylarını kullanan dolaylı gözlem teknikleri sayesinde keşfedilmişlerdir. Bu teknikler aynı zamanda çevrelerinde sürüklenen oluşumların da incelenme olanağını sağlamıştır. Örneğin, bir kara deliğin potansiyel kuyusunun çok derin olması nedeniyle yakın çevresinde oluşacak yığılma diskinin üzerine düşen maddeler diskin çok yüksek sıcaklıklara erişmesine neden olacak, bu da diskin (ve dolaylı olarak kara deliğin) yayılan X-ışınları sayesinde saptanmasını sağlayacaktır. Günümüzde, kara deliklerin varlığı, ilgili bilimsel topluluğun (astrofizikçiler ve kuramsal fizikçilerden oluşan) hemen hemen tüm bireyleri tarafından onaylanarak kesinlik kazanmış durumdadır.

Bir kara delik, olay ufkuna giren hiçbir şeyin hatta ışığın bile çekim gücünden kurtulamayacağı kadar yoğun bir cisimdir. Kara deliğin olay ufku, ışığın ve maddenin artık kaçamadığı bölgeyi sınırlayan kuşaktır. Kara deliğin kütle-çekimi, çevresindeki alanı ve arka plan yıldızlarından gelen ışığı bozar. Buna kütle-çekimsel mercekleme denir.

Kara delikler üzerilerine düşen tüm ışığı ve maddeyi soğurur ve radyasyon yaymazlar. Bu yüzden bir kara deliği görüntülemek hayli zordur.

KARA DELİK NASIL OLUŞUR?

Bir yıldızı, devasa bir termonükleer reaktör olarak düşünebilirsiniz. Bu reaktörün yakıtı, yıldızın çekirdeğinde süregelen füzyon tepkimeleridir. Bu tip tepkimede, hidrojen gibi daha küçük atom numarasına sahip elementler, birbirine kaynayarak helyum gibi daha büyük atom numaralı elementlere dönüşürler. Bu kaynaşma sırasında etrafa bol miktarda enerji saçılır. Bu enerji, yıldızın içindeki atomları dışarıya doğru iter.

Ancak atomların etrafa saçılarak yıldızın dağılmamasına neden olan bir diğer kuvvet vardır: Kütle-çekimi. Atomlar arası içe doğru olan çekim kuvveti, bu füzyon tepkimesinin dışa doğru olan kuvvetini dengeler. Böylece yıldız, hidrostatik denge adı verilen bir denge halinde kalır.

Her ne kadar kütle-çekimi (bildiğimiz kadarıyla) tükenebilen bir olgu değilse de, füzyon tepkimesi sonsuz değildir. Yıldızlar, kendilerinden önce gelen gaz ve toz bulutu içinde (nebulalarda) oluşurlar. Nebulalar ise daha önceden ömürlerini tamamlamış yıldızların etrafa saçtıkları gaz ve toz bulutlarıdır. Bu gaz ve toz bulutu içinde belli miktarda hidrojen atomu bulunur; bu atomların sayısı sonsuz değildir. Dolayısıyla bir nebula içinde oluşan yıldızın tüketebileceği hidrojen miktarı da sınırlıdır. İşte bir süre sonra yıldız, hidrojen yakıtlarını tüketir. Böylece füzyon tepkimesi giderek yavaşlar; ancak kütleçekiminin etkisi değişmez. Kütle-çekimi ağır bastıkça, hidrostatik denge bozulmaya başlar ve yıldız kendi içine doğru çökmeye başlar.

Yıldızın gövdesini oluşturan ağır elementler içeri doğru çökmeye başladıkça, atomların etrafındaki elektronlar birbirlerine fazlasıyla yaklaşır ve diğer temel fiziksel kuvvetlerin etkisi ortaya çıkar: Bu atomlar birbirlerini itmeye başlarlar. Bu itiş kuvveti bir noktada kütleçekimine fazlasıyla üstün gelir ve yıldız muhteşem bir güçle patlar! Bu olaya süpernova, hatta daha büyüklerine hipernova adı verilir. Bu sırada etrafa bol miktarda enerji ve atom saçılır. İşte bu atomlar uzaya dağıldıkça yeni nebulalar oluşur. Bu nebulalar, yepyeni yıldızların kütleçekimi etkisiyle doğmasını sağlayan doğumevleri gibidir.

Fakat patlayan yıldızdan geriye çekirdek içinde sıkışmış şekilde madde kalır. Bunlar kimi zaman daha farklı sınıfta yıldızlar oluşturur. Ancak kendi üzerine çöken yıldızın kütlesi belirli bir sınırın üzerindeyse, kara delikler gibi akıl almaz yoğunlukta gök cisimleri oluşur. İşte bu büyük kütleli cisimler, Evren’i oluşturan uzay-zaman dokusunu normal kütleli cisimlerden çok daha fazla bükerler. Bunu, gergin bir çarşaf üzerine 500 kilogramlık bir bilye bıraktığınızda ne olacağını hayal ederek görselleştirebilirsiniz. Çarşaf müthiş miktarda bükülecektir!

KARA DELİKLER NEDEN SİYAHTIR?

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. Siyah renginin ise (siyah ışık ile karıştırılmamalıdır) ya ortamda hiçbir ışığın olmaması ya da cisme ulaşan tüm görünür ışığın soğrulması ile oluşur.

Fakat karadeliklere ulaşan ışık, geri yansımaz. Yansıyamaz. Kütleçekim kuyusu öylesine büyüktür ki, ışık karadeliğin ufkundan dışarı çıkamaz. Bu nedenle bir kara deliğe baktığınızda, gözünüze herhangi bir ışık ulaşmadığı için karadelik sizde tek bir görsel izlenim verir: o da siyahtır. Yani aslında gördüğünüz şey siyah renge sahip bir cisim değildir, siz hiçbir şey göremediğiniz için gördüğünüzü düşündüğünüz şeyi siyah olarak algılarsınız. İşte bu yüzden Kara delikler gözlemciye hiçbir ışık yansıtmadıkları için, simsiyahtırlar. Burada bir parantez açmakta da fayda var. Sanıldığı aksine Hawking Işıması ya da Hawking Radyasyonu, teorik olarak görünür dalga boyu dışında ışıma yapacağı için bir renk oluşturmayacaktır. Yani içerisinde ışıma kelimesi geçiyor diye Hawking Işımasının Kara Deliğe bir bir renk vereceği yanılgısına düşmemek gerekir.

Ancak dikkatli gözlemler sonucunda kara delikleri gözlemek mümkündür. İlk etapta Hubble Teleskobu tarafından kara deliklerin dolaylı etkileri gözlenmiş, bu devasa kütleçekim kuyuları etrafında yıldızların tuhaf hareketler sergilediği tespit edilmiştir. Daha sonra, 2016 yılında kara deliklerin birbirine çarpması sonucunda oluşması gerektiği düşünülen kütleçekim 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 DELİKLERİN TARİHİ

Kara deliklerin kısa bir tarihini şu şekilde sunmak mümkündür:

  1. 1783’te John Michell, bazı yıldızların çekim gücünün, ışığın kendilerinden kaçamayacak kadar büyük olabileceğini ileri sürdü (“karanlık yıldızlar”).
  2. 1796 yılında Laplace, tamamen bağımsız olarak Michell ile aynı sonuca ulaştı.
  3. 1854 yılında Riemann, genel uzayın eğimi kavramını geliştirdi.
  4. 1916 yılında Einstein, kütleçekiminin geometrik teorisini geliştirerek Newton’un büyük oranda tamamlanmamış teorisinin yerini aldı.
  5. 1916 yılında Karl Schwarzschild, Einstein’dan 3 ay sonra yayınladığı makalesinde, “siyah yıldız” çözümünü keşfetti.
  6. 1931 yılında Chandrasekhar, soğuk bir yıldızın maksimum kütlesini hesapladı.
  7. 1939 yılında Oppenheimer ve Synder, tüm termonükleer enerji kaynaklarının tükenmesi sonrasında yeterince büyük bir yıldızın sonsuza kadar kendi üzerine çökeceği sonucuna vardı.
  8. 1960’larda Schwarzschild’in çözümü nihayet anlaşıldı: Dönmeyen saf uzayda oluşan tekillik ve bir olay ufku… Kerr tarafından genişletilen çözüme rotasyon (dönüş) özelliği de eklendi. Newman ise çözüme “yük” kavramını ekledi.
  9. 1970 yılında Cygnus X-1 tarafından kara delik olmaya aday ilk gök cismi tespit edildi. Bu bir nötron yıldızı idi ve X-ışını saçıyordu.
  10. 1994 yılında Hubble Teleskobu bazı yıldızların hızıyla ilgili veri toplarken, sadece süperkütleli kara deliklerin varlığıyla açıklanabilecek bazı galaksiler keşfetti.
  11. 2016 yılında ilk defa birbiriyle çarpışan kara delikler, kütleçekim dalgaları kullanılarak tespit edildi.
  12. 2019 yılında ise, M87 galaksisinin merkezinde bulunan, kütlesi Güneş’ten 6.5 milyar kat fazla olan bir karadeliğin görüntüsü, 8 ayrı radyo teleskoptan toplanan verilerle oluşturuldu. Kara delik, 16 ışık saati (120AU) genişliğinde.

Aslında bazı bilim insanları kara delik fikrinden hiç hoşlanmamıştı. Bunlardan birisi de Albert Einstein’dı. Çünkü ilk etapta bu devasa kütleli, uzay-zamanı sonsuz düzeyde büken cisimlerin nasıl oluştuğu bilinemiyordu. Ancak sonradan yapılan çalışmalar, kara deliklerin oluşum mekanizmalarını netleştirdi. Öncelikle teorik verilerden yola çıkarak geliştirilen kara delik fikri, sonrasında dolaylı gözlemlerle bol miktarda destekçi topladı ve astrofizik camiasında kısa sürede bir görüş birliği oluştu.

Öyle ki, kendi geliştirdiği denklemlerin karadelikleri teorik olarak doğruladığını gören Einstein, başta sevmediği fikri veri ışığında kabul etmek durumunda kaldı. Einstein’ın geliştirdiği Görelilik Teorisi’ne göre, çok miktarda cisim çok ufak bir noktada odaklandığında, uzay-zaman düzlemi aşırı miktarda bükülerek, hiçbir şeyin kaçamayacağı bir kapan haline geliyor. İşte buna “kara delik” adını veriyoruz.

Günümüzde halen karadeliklerle ilgili bilinmeyen çok fazla detay mevcut. Örneğin bir cisim karadeliklerin içine düştüğünde ne oluyor? Karadeliklerin Evren’in oluşumunda bir rolü olabilir mi? Bu sorular, astrofizik ve astronomi bilimleri tarafından halen araştırılan aktif çalışma sahalarıdır.

Derleyen: Gonca KUL

 

KAYNAKÇA:

https://khosann.com/kara-delik-bombasi-en-buyuk-enerji-kaynagi/

https://evrimagaci.org/kara-delik-nedir-kara-delik-nasil-olusur-7748#

https://tr.wikipedia.org/wiki/Kara_delik

Son Güncelleme: Nisan 21, 2020

Bu yazı/derleme faydalı mıydı?

Bunlarda İlginizi Çekebilir

Bir Yorum Yap