Astronomi ve Kozmoloji

Kara Delikler Hakkında Aklınıza Gelebilecek 10 Soru

Evrende gerçek canavarlar mevcuttur. Onları göremesek bile oralarda bir yerde olduklarını biliriz. Bu canavarlar kara deliklerdir. Kara delikler evrendeki en gizemli nesnedir çünkü çekim güçleri sınırsızdır. Bu çekim gücü ile gezegenleri ve yıldızları yutup yok ederler. Bir zamanlar bilim kurguda karşımıza çıkan kara delikler hiçbir zaman bize ulaşmasalar da oralarda bir yerlerde olduklarını artık biliyoruz ve haklarında bazı soruları cevaplandırabiliyoruz.

Kara delikler, etraflarındaki uzay-zaman dokusunda öyle büyük tahribat yaparlar ki uzay ve zaman bükülerek olay ufku denilen sınırları oluşturur. Bunun da merkezinde bir tekillik noktası meydana geliyor. Ufkun iç kısmında uzay ve zamanın bükülüp yer değiştiriyor oluşu, tekillik noktasında uzayın değil, sadece zamanın var olmasıyla sonuçlanır. Olay ufku sınırlarına yakalan madde ya da ışık hiçbir şey kara deliğin kütleçekimsel gücünden kaçamaz. Elimizde var olan fizik kuralları ve doğa kanunları ile kara deliklerin davranışlarını açıklayabilmemiz mümkün mü? İşte bu sorular gibi merak edilen on soru ve cevapları!

1- Gerçekte görülemiyorlarsa kara delikler hakkında nasıl bilgi edinebiliriz?

NGC 1068 galaksisi bu görselde x-ışınları ve görünür ışıkta gösterilmektedir. NASA’nın Nükleer Spektroskopik Teleskop Dizisi (NuSTAR) tarafından yakalanan yüksek enerjili x-ışınları hem NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu hem de Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan gelen görünür ışık görüntülerinin üzerine yerleştirildi. Bu X-ışınları gök adanın merkezindeki süper kütleli bir kara delikten gelmektedir. Ayrıca bu süper kütleli kara delik gök adamıza yakın olduğundan dolayı ayrıntılı bir şekilde incelenmiştir.

NASA’nın kara delikleri inceleyen teleskopları, olay ufkuna çok yakın materyalin bulunduğu kara deliklerin çevresindeki ortamlara bakıyor. Kara deliğe doğru çekilen ve olay ufkuna yaklaşan maddenin sıcaklığı milyon derecelere çıkar. Dolayısıyla bu madde x-ışını yaymaya başlar. Kara deliğin kütle çekimi uzayın dokusunu büker, sonuç olarak da bu kütle çekiminin etkisini etraftaki yıldızlarda ve nesnelerde görmek mümkün olur. Yani kara delikler hakkında bilgiyi aslında etraflarında olup bitenleri inceleyerek elde ediyoruz.

2- Kara delik nasıl ve ne kadar sürede oluşur?

2015 yılında bilim insanları bulunduğu galaksiden çok daha hızlı büyüyen CID-947 adında bir kara delik keşfetti. Gök adanın merkezinde bulunan bu kara deliğin kütlesi Güneş’in kütlesinin yaklaşık 7 milyar katı, dolayısıyla CID-947 keşfedilen en büyük kara delikler arasında yer alıyor. 

Büyük Patlama ardından ilk şekillenen yıldızlar, Güneş’ten yüzlerce kat büyüktü. Çok büyük oldukları için yakıtlarını çabucak tüketip öldüler ve süpernovalara dönüştüler. Süper kütleli olduklarından, ölürken geriye dev karadelikler bıraktılar. Güneş kütlesinin onlarca katı kütleye sahip yıldız kütleli bir kara delik, büyük bir yıldızın çöküşünden sonra saniyeler içinde oluşabilir. Bu nispeten küçük kara delikler, nötron yıldızları adı verilen iki yoğun yıldız kalıntısının birleşmesi yoluyla da yapılabilir. Bir nötron yıldızı ayrıca daha büyük bir kara delik oluşturmak için bir kara delikle birleşebilir veya iki kara delik çarpışabilir. Bunun gibi birleşmeler aynı zamanda hızlı bir şekilde kara delikler oluşturur ve yerçekimi dalgaları adı verilen uzay-zamanda dalgalanmalar üretir. Daha gizemli olanı ise galaksilerin merkezlerinde bulunan Güneş’in kütlesinin milyonlarca veya milyarlarca katı ağırlığa sahip olabilen “süper kütleli” kara deliklerdir. 

3- Bilim insanları süper kütleli bir kara deliğin kütlesini nasıl hesaplarlar?

Bilim insanları Olay Ufku Teleskobu ile yapılan gözlemler sonucunda M87 gök adasındaki kara deliğin fotoğrafını elde etmeyi başarmışlardı. Bu görüntüde, Güneşimizden 6,5 milyar kat daha büyük bir kara deliğin etrafındaki parlak halka görülmekte. Bu parlak halka kara deliğin yoğun kütle çekimi nedeniyle ışığın bükülmesi sonucunda oluşmakta

Kara delikler hakkında yapılan araştırmalar galaksilerin merkezlerinde bulunan yıldızların hareketini incelemeyi de kapsıyor. Her galasinin merkezinde de süper kütleli bir kara delik bulunuyor. Bu kara deliklerin kütleleri ise yıldızların hızlarından hesaplanabiliyor. Kara deliğe düşen cismin kütlesi kara deliğin kütlesine ekleniyor. Ancak kütle çekimi evrende tamamen kaybolmuyor.

4- Bir kara deliğin tüm galaksiyi yutması mümkün müdür?

Hayır. Bir kara deliğin bütün bir galaksiyi yutmasının hiçbir yolu yoktur. Galaksilerin ortasında bulunan süper kütleli kara deliklerin yerçekimsel erişimi büyüktür, ancak tüm galaksiyi yutmak için yeterli değildir.

5- Bir kara deliğe düşerseniz ne olur?

Kesinlikle iyi olmaz! İlk olarak, kara deliklerin içi hakkında bilmediğimiz çok şey var. Bildiklerimizi ise Albert Einstein’ın Genel Görelilik Kuramı sayesinde biliyoruz. Kara delikler için, uzaktaki gözlemciler yalnızca olay ufkunun dışındaki bölgeleri göreceklerdir, ancak kara deliğe düşen bireysel gözlemciler başka bir “gerçekliği” deneyimleyecektir. Olay ufkuna girerseniz, uzay ve zaman algınız tamamen değişirdi. Aynı zamanda, kara deliğin muazzam yerçekimi sizi yatay olarak sıkıştırır ve sizi bir spagetti gibi dikey olarak gererdi. Bu yüzden bilim insanları bu fenomeni “spagettifikasyon” olarak adlandırır. Neyse ki, bu hiç kimsenin başına gelmedi, kara delikler, güneş sistemimizden herhangi bir maddeyi çekemeyecek kadar uzaktalar. Ancak bilim insanları, muazzam miktarda enerji açığa çıkaran bir süreç olan yıldızları parçalayan kara delikler gözlemlediler.

6- Güneş bir kara deliğe dönüşebilir mi?

Güneş asla bir kara deliğe dönüşmeyecek çünkü patlayacak kadar büyük değil. Bunun yerine Güneş, beyaz cüce adı verilen yoğun bir yıldız kalıntısı haline gelecektir. Ancak, varsayımsal olarak, Güneş aniden bugünkü kütleye sahip bir kara delik haline gelirse, bu gezegenlerin yörüngelerini etkilemeyecektir, çünkü kara deliğin kütle çekimi Güneş’in kütle çekimiyle aynı olacaktır. Dünya kara deliğin içine çekilmeden dolanma hareketine devam edecektir ancak elbette güneş ışığının olmaması Dünya’daki yaşam için felaket olacaktır.

7- Kara deliklerin gezegenimiz üzerinde herhangi bir etkisi var mı?

Bu görüntü gök adamızın merkezini göstermektedir. Samanyolu gök adasının merkezi pek çok tuhaf cisme ev sahipliği yapar: Sagittarius A* adı verilen ve Güneş kütlesinin 4 milyar katı olan süper kütleli bir kara delik, sıcaklığı milyar derecelere ulaşan gaz bulutları, nötron yıldızları ve eş yıldızından[4] madde koparan beyaz cüceler bu cisimlerden sadece birkaçını oluşturur. Sagittarius A*’nın çevresi Chandra verileriyle (yeşil ve mavi) ve Güney Afrika’daki MeerKAT teleskobundan alınan radyo verileriyle (kırmızı) bu görselde gösterilmektedir.

Büyük bir yıldız patladığında yıldızsal kara delikler geride kalır. Bu patlamalar, yaşam için gerekli olan karbon, nitrojen ve oksijen gibi elementleri uzaya dağıtır. İki nötron yıldızı, iki kara delik veya bir nötron yıldızı ve kara delik arasındaki birleşmeler, benzer şekilde etrafına ağır elementler yayarak bir gün yeni gezegenlerde yaşamın tetikleyicisi olabilir. Yıldız patlamalarından kaynaklanan şok dalgaları, yeni yıldızların ve yeni güneş sistemlerinin oluşumunu da tetikleyebilir. Yani aslında bir bakıma Dünya’daki varlığımızı kara delikleri oluşturan bu patlamalara ve çarpışmalara borçluyuz.

Daha büyük ölçekte, çoğu galaksinin merkezlerinde süper kütleli kara delikler bulunur. Bu süper kütleli kara deliklerin oluşumu ile galaksilerin oluşumu arasındaki bağlantı hala anlaşılamamıştır. Samanyolu galaksimizin oluşumunda bir kara deliğin rol oynamış olması mümkündür. 

8 – Şimdiye kadar bilinen en uzak kara delik nedir?

Şimdiye kadar tespit edilen en uzak kara delik, Dünya’dan yaklaşık 13.1 milyar ışıkyılı uzaklıkta bir galakside bulunuyor. (Evrenin yaşının şu anda yaklaşık 13,8 milyar yıl olduğu tahmin ediliyor, yani bu, bu kara deliğin Büyük Patlama’dan yaklaşık 690 milyon yıl sonra var olduğu anlamına geliyor.) Bu süper kütleli kara delik, gökbilimcilerin “kuasar” dedikleri şeydir, burada büyük miktarlarda gaz kara deliğe o kadar hızlı akmaktadır ki, enerji çıkışı galaksinin kendisinden bin kat daha fazladır. 

9- Bir kara delikten hiçbir şey kaçamazsa, sonunda tüm evren yutulmayacak mı?

Evren büyük bir yerdir. Özellikle, belirli bir kara deliğin önemli yerçekimi etkisine sahip olduğu bir bölgenin boyutu, bir galaksinin boyutuna kıyasla oldukça sınırlıdır. Gelecekte gerçekleşecek olan gök ada çarpışmaları iki kara deliğin birleşmesine sebep olup daha büyük kara delikler yaratabilir. Ancak evren sürekli olarak genişlediğinden ve olağanüstü bir büyüklüğe sahip olduğundan bu çarpışmalar sonsuza kadar gerçekleşmez, dolayısıyla evreni yutacak kadar büyük bir kara deliğin oluşması söz konusu olamaz.

10- Kara delikler küçülebilir mi?

Evet. Fizikçi Stephen Hawking, kara deliklerin “Hawking ışıması” adı verilen küçük miktarlarda enerji kaybettikleri için yavaş yavaş küçüldüklerini öne sürmüştü. Hawking ışıması uzayın (ya da vakum ortamının) boş olmamasından kaynaklanır. Bu vakum ortamı sürekli olarak var olan ve sonra da kaybolan bir parçacık denizine benzetilebilir. Hawking, bir kara deliğin yakınında bir çift parçacık bulunursa, bunlardan birinin kara deliğin içine çekilirken diğerinin uzaya kaçacağını öne sürdü. Bunun için gereken enerji kara delikten gelir, bu nedenle karadelik bu işlemle yavaş yavaş enerji ve kütle kaybeder. Sonunda teoride kara delikler Hawking ışıması yoluyla buharlaşacaktır. Fakat bildiğimiz çoğu kara deliğin önemli ölçüde buharlaşması evrenin tüm yaşından çok daha uzun sürecektir. Sonuç olarak kara delikler, gerçekten çok uzun bir süre daha etrafta olacağa benziyor.

Kaynak: 10 Questions You Might Have About Black Holes; https://solarsystem.nasa.gov

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu