Evren'in Gizemi

Kara Delikler

Evren’in Gizemi:

Kara Delikler

Kara delikler Evren’deki en tuhaf nesnelerdir. Kara deliklerin bir yıldız ya da bir gezegen gibi yüzeyleri yoktur. Maddenin kütleçekim etkisi nedeniyle kendi içine çöktüğü bir uzay bölgesidir. Bu olağanüstü olay sonucunda büyük bir yıldızın devasa kütlesi inanılmaz küçük bir bölgede yoğunlaşır.

Kara delikler Evren’deki en tuhaf nesnelerdir. Kara deliklerin bir yıldız ya da bir gezegen gibi yüzeyleri yoktur. Maddenin kütleçekim etkisi nedeniyle kendi içine çöktüğü bir uzay bölgesidir. Bu olağanüstü olay sonucunda büyük bir yıldızın devasa kütlesi inanılmaz küçük bir bölgede yoğunlaşır.

kara delikler

Güneş kütlesindeki bir kara deliğin çapı 6 kilometre kadar olur; daha doğrusu olurdu. Çünkü Güneş’imiz hiçbir zaman bir kara deliğe dönüşmeyecektir. Çünkü yeteri kadar kütlesi yoktur. Anca Güneş’in kütlesinin 20 katından daha kütleli yıldızlar yaşamlarının son evresinde karadelik olur.

Kara Delikler Nasıl Oluşur?

Gökadamız Samanyolu’nda 200 milyar dolayında yıldız bulunur. Bunlar çok değişik büyüklüklerdedir. Çoğunluğu Güneş büyüklüğünde hatta ondan daha küçüktür. Küçük bir bölümü de Güneş’ten çok daha büyüktür. Yıldızların ölümü kütlelerine bağlıdır. Küçük yıldızlar uzun ömürlü olur. Ömrünün yarısındaki Güneş daha 5 milyar yıl kadar yaşayacaktır. Ölümü de sakin olacaktır.

Büyük kütleli yıldızlarsa kısa ömürlüdür. Ve ölümleri çok şiddetli olur. Kütlesi 20 Güneş kütlesinden büyük yıldızlar yaşamlarının sonunda süpernova denen ve milyarlarca ışık yılı öteden bile görülebilen korkunç bir patlamayla maddelerinin büyük bölümünü uzaya saçarlar. Geride kalan birkaç Güneş kütlesindeki madde de içine çöker ve kütlesine göre 6-30 km çaplı bir kara delik oluşturur.

Kara Delikler
Nasıl Oluşur?

Gökadamız Samanyolu’nda 200 milyar dolayında yıldız bulunur. Bunlar çok değişik büyüklüklerdedir. Çoğunluğu Güneş büyüklüğünde hatta ondan daha küçüktür. Küçük bir bölümü de Güneş’ten çok daha büyüktür. Yıldızların ölümü kütlelerine bağlıdır. Küçük yıldızlar uzun ömürlü olur. Ömrünün yarısındaki Güneş daha 5 milyar yıl kadar yaşayacaktır. Ölümü de sakin olacaktır.

Büyük kütleli yıldızlarsa kısa ömürlüdür. Ve ölümleri çok şiddetli olur. Kütlesi 20 Güneş kütlesinden büyük yıldızlar yaşamlarının sonunda süpernova denen ve milyarlarca ışık yılı öteden bile görülebilen korkunç bir patlamayla maddelerinin büyük bölümünü uzaya saçarlar. Geride kalan birkaç Güneş kütlesindeki madde de içine çöker ve kütlesine göre 6-30 km çaplı bir kara delik oluşturur.

Kara Deliğin Tarihçesi

Bir roketin Dünya’nın yerçekiminden kurtulup uzayda ilerleyişini sürdürmesi, yani geri düşmemesi için saniyede yaklaşık 11,2 kilometrelik (saatte 40.000 kilometre) bir hızla yukarı doğru fırlatılması gerekir. Bir gökcisminin kütleçekiminden kurtulmak için gereken bu hıza “kaçış hızı” denir. Gezegenin ya da gökcisminin kütlesi büyüdükçe, ondan “kaçış hızı” da artar. Örneğin Güneş’in kütleçekim etkisinden kurtulup onun yüzeyinden uzaya kaçabilmek için saatte 2,2 milyon kilometrelik bir hıza ulaşılması gerekir.

kara delikler

Kaçış hızı, ışık hızı olacak denli büyük kütleli nesnelerin var olabileceği düşüncesini ilk kez İngiliz yerbilimci John Michell 1783’te ileri sürmüştür. 1796’da ünlü Fransız matematikçi Laplace Markisi Pierre-Simon da yazdığı kitabında aynı görüşe yer vermiştir.

kara delikler

Laplace Markisi Pierre-Simon

Ne var ki bu tür “kara yıldız”lar, 1800’lü yıllarda bilim gündeminde hiç yer almadı. 20. yüzyılın başında Einstein’ın geliştirdiği genel görelilik kuramı, Evren’de bu tür nesnelerin bulunabileceğini öngörüyordu. Bunu ilk olarak Karl Schwarzschild 1916’da fark etti.

Yine de izleyen 50 yıl boyunca karadelikler hep kuramsal nesneler olarak düşünüldü. Ancak yine kuramsal nesneler olduğu düşünülen nötron yıldızlarının ilk örnekleri 1960’lı yılların ikinci yarısında keşfedilmeye başlayınca, karadeliklerin de gerçekten var olabileceği gündeme geldi.

Kara delik adını kuramsal fizikçi John Wheeler 1967’de ortaya attı.
karadelikler-06

Kara delik adını kuramsal fizikçi John Wheeler 1967’de ortaya attı.

Olay Ufku

Kara deliklerde bütün kütle merkezde tek bir noktada yoğunlaşır. Bu noktaya bilim insanları “tekillik” der. Tekillikten belli bir uzaklıkta küresel bir sınır vardır. Bu sınırın içindeyken kütleçekim etkisi o denli büyüktür ki ışık bile sınırı aşamaz. Sınırdan uzaklaştıkça kütleçekim etkisi azalır ve normalleşir. Bu küresel sınıra olay ufku denir. Bir kara deliğin çapından söz edildiğinde gerçekte o kara deliğin olay ufkunun çapından söz ediliyordur.

Kara Delikleri Saptamak

Kara delikleri saptamak çok zordur. 10 Güneş kütlesindeki bir kara deliğin olay ufku ancak 30 kilometre yarıçapındadır. Bu nedenle doğrudan değil de çevrelerinde yarattıkları kütleçekim etkileri sayesinde saptanırlar.

Örneğin bir ya da birkaç yıldız bir boşluğun çevresinde dönüyormuş gibi görünür. Bu dönme hareketi incelenerek boşlukta “olması gereken” yani o yıldız(lar)ı yörüngesinde tutması gereken kütle, Newton’ın hareket yasalarıyla hesaplanır. Hesapların sonucunda ortada en az birkaç Güneş kütlesinde bir nesne olması gerektiği ortaya çıkarsa, o boşlukta gerçekte bir kara delik olma olasılığı yüksektir. Bu bir kara delik adayıdır.

Kara delikler çevrelerindeki uzayda bulunan maddelerden (yıldızlardan ya da gaz ve toz bulutlarından) madde aşırırlar. Bu madde hızla karadeliğe düşerken çok ısınır ve x-ışınları yayar. Bu da kara delik adayının gerçekten de kara delik olduğunu gösteren bir işarettir.

İlk Kara Delik

Gözlem teknikleri geliştikçe üzerinde görüş birliğine varılan dolaylı kanıtlar, karadeliklerin varlığını ortaya koydu. 1964’te ilk kara delik adayı keşfedildi: Cygnus X-1. Yedi yıl sonra 1971’de onun gerçekten bir kara delik olduğu onaylandı. Cygnus X-1 Güneş’ten yaklaşık 6.100 ışık yılı uzaktadır. Güneş’in 15 katı kütlesi olan, 5 milyon yaşında bir kara deliktir. Kara delik olmadan önce yaklaşık 40 Güneş kütlesinde bir yıldız olduğu tahmin ediliyor.

İlk Kara Delik

Gözlem teknikleri geliştikçe üzerinde görüş birliğine varılan dolaylı kanıtlar, karadeliklerin varlığını ortaya koydu. 1964’te ilk kara delik adayı keşfedildi: Cygnus X-1. Yedi yıl sonra 1971’de onun gerçekten bir kara delik olduğu onaylandı. Cygnus X-1 Güneş’ten yaklaşık 6.100 ışık yılı uzaktadır. Güneş’in 15 katı kütlesi olan, 5 milyon yaşında bir kara deliktir. Kara delik olmadan önce yaklaşık 40 Güneş kütlesinde bir yıldız olduğu tahmin ediliyor.

karadelikler-19
Gökyüzünün Kuğu Takımyıldızı bölgesinde yer alan Cygnus X-1 adlı kara deliğin yeri.

Gökbilimciler Cygnus X-1’in şekilde görüldüğü gibi yakınındaki bir ‘mavi dev’ yıldızdan madde aşırdığını düşünüyor. Kara deliğe sürüklenen madde çok yüksek hızlarla ilerler ve olağanüstü ısınır. Isınan madde de (gözle görünmeyen) çeşitli dalgaboylarında ışık yayar. Bu sayede kara delik gözlemlenebilir.

Süper Kütleli Kara Delikler

Süper Kütleli
Kara Delikler

İki tür kara delik vardır -şimdilik. Birincisi şimdiye kadar sözünü ettiğimiz yıldız kökenli kara deliklerdir. İkincisi de hemen hemen bütün gökadaların merkezinde bulunan ve gökadadaki bütün her şeyin çevresinde döndüğü süper kütleli kara deliklerdir. Bunun en yakın örneği gökadamız Samanyolu’nun merkezinde yer alan Sagittarius A adlı kara deliktir. Bu süper kütleli kara delik 4 milyon Güneş kütlesindedir.

Nisan 2019’da ilk kez fotoğrafı çekilen kara delik de M87 gökadasının merkezindeki süper kütleli kara delikti. Elips şeklindeki M87 gökadası gökyüzünde Başak Takımyıldızı bölgesinde yer alır ve Güneş’ten 53 milyon ışık yılı ötededir. Merkezindeki süper kütleli kara delik 6,5 milyar Güneş kütlesinde ve 38 milyar kilometre çapındadır.

Kara deliklerin gerçek nesneler olduğu düşüncesinin ilk çıktığı dönemlerde, bilim insanları arasında onların ender rastlanan, sıra dışı yapılar olduğu ve hiç açıklanamayacakları kanısı egemendi. Artık yaygın olan düşünce, kara deliklerin Evren’in temel öğelerinden biri olduğu ve onun gelişimini de önemli şekilde etkilediği yönündedir.