Yeni Başlayanlar İçin: KARA DELİKLER
Bugün hepimizin hakkında mutlaka bir şeyler bildiği, toplumda kulaktan dolma bilgilerle konuşulan evrendeki en ekstrem ve en büyüleyici cisimlerden birisi olan kara deliklerden bahsedeceğiz. Galaksimiz Samanyolu dahil neredeyse her galaksinin merkezinde içine düşen her şeyi çılgınca yutan bir kara delik mevcut.
Kara delik fikri Cambridge’te öğretim üyesi olan John Michell tarafından ortaya atıldı. Michell, yeterince büyük ve yoğun bir yıldızın ışığın kaçamayacağı kadar büyük bir kütleçekimsel alana sahip olacağını gösteren bir makaleyi 1783 yılında “Philosophical Transactions of the Royal Society of London” dergisinde yayımladı: buna göre böylesi bir yıldızın yüzeyinden yayılan ışık, çok uzağa gidemeden yıldızın kütleçekimsel çekimi tarafından geri çekilirdi. Michell buna benzer çok sayıda yıldızın mevcut olabileceğini düşünüyordu. Bu tür cisimlere artık kara delik diyebiliyoruz.
Einstein’ın görelilik kuramlarını geliştirmesinden sonra Karl Schwarzchild kara deliklerin neye benziyor olabileceği üzerine çalışmıştır. Einstein’ın genel görelilik kuramında uzay ve zaman bir bütündür ve kauçuk bir örtü gibi davranır. Kütleçekim nesnelerin kütlesine göre bu örtüyü gerer, deforme eder. Ağır bir gezegen bir uzay-zaman çukurunda yer alır ve onun kütleçekim etkisi de çukura doğru yuvarlanırken hissedilen kuvvete eşittir. Bu kuvvet belki sizin uzayda ilerlediğiniz yönü değiştirir ve belki de sizi kendi çevresinde bir yörüngeye oturtur.
Dünya üzerinden bir roket ateşlediniz, yerçekimini yendi ve uzayda yol almaya başladı. Bunun gerçekleşmesi için gereken hıza “kaçış hızı” denir ve bu hız saniyede 11 km’dir (yani saatte yaklaşık 40.000 km’dir). Daha küçük olan Ay yüzeyinde olsaydınız kaçış için gereken hız 2,4 km/s olurdu. Ama daha kütleli bir gezegende olsaydınız bu kez de kaçış hızı ışık hızını bile geçebilirdi ve bu durumda ışık bile onun kütleçekimsel çekişinden kaçamazdı. İşte böyle büyük kütleli ve yoğun olan, ışığın bile kaçamadığı nesnelere kara delik denir.
İki seçenek var; ilk olarak kara deliğin uzağından geçerseniz, belki rotanız ona sapar ama içine düşmez ve kurtulursunuz. Diğer bir seçenekle ona çok yakınsanız, sarmal bir rota izleyerek içine düşersiniz. Böyle iki farklı sonucu birbirinden ayıran kritik mesafeye “olay ufku” denir.
Olay ufkunun içindeyseniz üzgünüm ama kara deliğin içine düşmeye mahkumsunuz. Buraya girdiyseniz, tüm umutlarınızı geride bırakın. Olay ufkundan düşen herhangi bir şey ya da herhangi biri kısa süre sonra sonsuz yoğunluk bölgesine ve zamanın sonuna ulaşır. Diyelim ki düştünüz, o zaman ne olurdu? Önce giren ayaklarınız başınızdan uzaklaşır, vücudunuz ince uzun bir şekile girer ve gerilirsiniz. Buna bir de dönme hareketini ekleyin; bedeniniz, çatala dolanan bir çubuk makarna gibi uzar. İşte bu sebeple süreç “spagettileşme” olarak adlandırılıyor. Umarım bu sürece tanık olmazsınız..
Kara Delikleri Nasıl Görebiliriz?
Başka nesneleri kendilerine çektikleri için onları saptayabiliriz. John Michell’in 1783 tarihinde yayımladığı makalesinde de ifade ettiği gibi bir kara delik kendisine yakın nesnelere kütleçekimsel kuvvet uygular. Gökbilimciler iki yıldızın birbirini çektiği pek çok sistem gözlemlediler. Ancak buna ek olarak görülür tek bir yıldızın gözle görünmeyen bir çeşit nesnenin etrafında döndüğü sistemler de gözlemlediler. Nesnenin bir kara delik olduğuna doğrudan varamayız belki de gözle görülemeyecek kadar soluk bir yıldızdır. Bu yöntem galaksimizin merkezideki dev kara deliğin saptanmasında kullanılmıştır. Yakınından geçen yıldızların onun etkisine girerek yörüngelerinin basıklaşıp uzadığı gözlenmiştir. İkinci yöntem de kara deliğe düşen sıcak gazların parlayıp yaydığı ışıkları saptamaktır. Evren’deki en fazla ışık yayan nesneler olan kuasarlar aslında çok uzaklarda bulunan ve merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerin yuttuğu gazlar nedeniyle parlayan galaksilerdir. Yalnızca birkaç Güneş kütlesinde olan daha küçük kara delikler de içlerine düşen gazların yaydığı X-ışınları sayesinde saptanabilir.
Kara Delikler Nasıl Oluşur?
Buraya kadar kara delik hakkında bilgi sahibi olduğunuzu düşünüyorum ama aklınızda şu soru belirmiştir; tamam kara deliklere düşmemek için özen göstereceğim ama her şeyi çılgınca yutan bu cisim nasıl oluşuyor?
Bir kara deliğin nasıl oluştuğunu anlamak için ilk olarak bir yıldızın yaşam döngüsüne ilişkin bir kavrayışa sahip olmamız gerekir. Bir yıldız çok miktarda gazın (büyük oranda hidrojenin) kütle çekimsel çekimi dolayısıyla kendi üzerine çökmeye başlamasıyla oluşur.
1) BULUTSU: Bunlar evrendeki devasa hidrojen bulutlarıdır. Kütle çekimi veya ışınım ile tetiklenen bir bulutsu sıcak bir çekirdek oluşturabilir. Bu süreç 10.000 yıl kadar sürer.
2) SARI CÜCE: Güneşimiz benzeri ortalama bir G türü anakol yıldızı oluşur ve nükleer füzyon ile merkezindeki hidrojeni ve sonra helyumu tüketir. Yaşam süreleri yaklaşık 10 milyar yıldır.
3) KIRMIZI DEV: Hidrojen yakıtı bir yıldızın çekirdeğinde tükendiğinde, kabuktaki hidrojen yanmaya başlar ve yıldız orijinal boyutunun yüzlerce katına kadar genişler. Bir kırmızı devin yaşam süresi ortalama 1 milyar yıldır.
4) GEZEGENİMSİ BULUTSU: Kırmızı dev yıldızı emekliliğe yaklaşırken gaz ve tozdan oluşan devase kabuğu dışarı doğru atılarak bir gezegenimsi bulutsu oluşturur.
5) BEYAZ CÜCE: Kırmızı dev dış katmanlarını attıktan sonra geriye beyaz cüce adı verilen çekirdeği kalır. Boyutu kabaca Dünya kadar olsa da Güneş kadar kütleye sahip olabilir. Bu çekirdek çok sıcaktır.
6) KARA CÜCE: Bir beyaz cücenin tüm enerjisini harcayarak, sönükleşip soğuyarak bir kara cüceye dönüşmesinin en az 100 milyarlarca yıl süreceği tahmin ediliyor.
7) MAVİ YILDIZ: Galaksilerin sarmal kollarında veya yıldız kümelerinde bulunuyor. Yaşam süreleri yaklaşık olarak 10 milyon yıldır
8) KIRMIZI SÜPERDEV: Hidrojen ve helyumun büyük yıldızların merkezinde tükenmesinden sonra dış katmanları hızlı bir şekilde genişler ve kırmızı süperdev oluşur. Ömürleri yaklaşık birkaç milyon yıl mertebesindedir.
9) SÜPERNOVA: Bir süperdev yakıtını bitirdiğinde ortaya çıkan patlamalardır. Birkaç saniye içinde yıldızın üst katmanları çekirdeğe doğru çöker ve ortaya çıkan şok dalgası dış katmanların patlamasına sebep olur.
10) NÖTRON YILDIZI: Bir nötron yıldızı Dünya’nın kütle çekiminin 200 milyar katına sahip aşırı yoğun bir cisimdir. Bir çay kaşığı kadar nötron yıldızı maddesi Everest Dağı ile aynı kütleye sahiptir.
11) KARA DELİK: Gelelim kara deliklere yanı asıl konumuza. Süpernovanın patlama etkisi merkezde bir kara deliğin oluşmasını sağlar. Buraya kadar okuduysanız şu an zaten bunu biliyorsunuz ki kütle çekimi o kadar büyüktür ki ışık bile ondan kaçamaz. İnanılmaz kütlesi ile uzay-zamanı büker.