Kara delik Nedir? Nasıl Oluşur? Yok Olur Mu?

Kara delik. Gerçekten kara mı? İçinde ne saklıyor ki bizden kaçıyor? Nasıl bir gizeme sahip? İçinde bir mıknatıs mı barındırıyor ki bizi sürekli kendisine çekmeyi başarıyor.

İnsanoğlu var olduğu günden beri hangi dönemde yaşarsa yaşasın sürekli olarak astronomi alanında çalışmalar yapmış, çeşitli gözlemler yapmış ve imkansız denilecek başarılara imza atmıştır. Belki de imkansız denilecek başarılardan bir tanesi kara deliklerin keşfedilmesidir.

Kara delikler iki günde keşfedilmemiştir. Keşfedilmesi uzun yıllar almıştır. Hatta günümüz modern biliminde bile bilim insanları kara deliklerin tam olarak ne olduğunu açıklayabilmiş değil. Peki nedir bu kara delik? Nereden çıktı?

Kara delik Nedir?

Kara delik, astrofizikte, çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan, kütle olarak çok büyük bir kütleye sahip olan kozmik bir cisim olarak tanımlanmaktadır. Aslında basit olarak kara delik için şu tanımı yapmak mümkündür.

Kara delik, uzayda yol alan hiçbir madde veya radyasyonun kaçamayacağı kadar büyük kütle çekim alanlarıdır.

Aslında kara delik bir ölü yıldızdır. Çünkü büyük kütleli bir yıldızın yakıtı biterse, yıldız kendi üzerine çökmektedir ve kara delik oluşturmaktadır. Kara delik için uzayda belirli nicelikteki maddenin bir noktaya toplanması ile meydana gelen bir nesne olduğunu söylemek yanlış olmaz. Bu tür nesneler ışık saçmamaktadır. Işık saçmadığı için kara olarak nitelendirilmektedir.

Kara deliklerin; tekilliklerinden dolayı, üç boyutlu olmadıkları için ve hiç hacme sahip olmadıkları için (yani sıfır hacim) zamanı yuttuğuna inanılmaktadır. Çünkü kara deliklerin zamanı yavaşlattığı ya da zamanı durdurduğu varsayılmaktadır.

Kara delikler Einstein tarafından ortaya atılmış olan ve çok büyük bir teori olan genel görelilik teorisi ya da diğer bir deyişle izafiyet teorisi ile tanımlanmışlardır. Doğrudan gözlemlenmemektedir. Lakin bu kara deliğin gözlemlenemeyeceği anlamına gelmemektedir.

Bir kara deliği gözlemleyebilmek için dalga boylarını kullanan gözlem teknikleri geliştirilmiştir. Bu teknikler aynı zamanda çevrelerinde sürüklenen oluşumlarında incelenme olanağını arttırmaktadır.

Bir Kara delik Nasıl Oluşmaktadır?

Kara delikler birden ortaya çıkmazlar. Zaman içerisinde oluşurlar. Kara delikler birer yıldızdır. Yıldızları devasa bir termonükleer reaktör olarak düşünebilirsiniz. Bu reaktörün yakıtı, yıldızın çekirdeğinde oluşan füzyon tepkimeleridir. Bu tip bir tepkime de, hidrojen gibi küçük atomlar helyum gibi büyük atomlara dönüşmektedir. Bu dönüşüm sırasında da etrafa bol miktarda ışık saçılmaktadır. Bu enerji, yıldızın içerisinde yer alan atomları dışarıya doğru itmektedir.

Fark ettiyseniz eğer atomlar etrafa saçılırken yıldız dağılmamaktadır. Yıldızın dağılmamasının ana sebebi bir kuvvettir. O kuvvete kütle çekim kuvveti adı verilmektedir. Atomlar arası içe doğru olan çekim kuvveti, bu füzyon tepkimesinin dışa doğru olan kuvvetini dengelemektedir. Böylece ortaya yıldızın hidrostatik dengesi çıkmaktadır.

Bildiğimiz kadarıyla kütle çekimi tükenebilen bir olgu değildir, füzyon tepkimesi de sonsuz değildir. Yıldızlar kendilerinden önce gelen gaz ve toz bulutları içerisinde oluşmaktadır. Bu bulutlara nebula adı verilmektedir. Nebulalar ise ömürleri sona ermiş yıldızların etrafında oluşan yani ömrü sona eren yıldızların etrafa saçtıkları gaz ve toz bulutlarıdır.

Bu gaz ve toz bulutları belirli miktarda hidrojen atomu barındırmaktadır. Barındırdıkları bu atomların sayısı sonsuz değildir. Buradan yola çıkarak nebula içerisinde oluşan yıldızın tüketebileceği hidrojen miktarının sınırlı olabileceğini söylemek yanlış olmaz.

Bir süre sonra nebula, sahip olduğu hidrojen yakıtını tüketir. Böylelikle füzyon tepkimesi eskisi gibi hızlı olmak yerine daha da yavaşlar. Ancak kütle çekiminin etkisinde bir değişme gerçekleşmez. Kütle çekimi ağır bastıkça da, hidrostatik dengede bozulmalar meydan gelir ve yıldız kendi içerisine doğru çökmeye başlar.

Yıldızın gövdesini oluşturan elementler (özellikle ağır elementler) içeriye doğru çökmeye başlar ve etrafındaki elektronlar birbirlerine yaklaşır. Bu yakınlaşma haddinden fazla olur. Bu yakınlaşma ile birlikte diğer fiziksel kuvvetlerin etkisi ortaya çıkmaya başlar. Bu atomlar birbirlerini itmeye başlar ve bu itiş kuvveti bir noktada kütle çekimden üstün gelir. Bu üstünlük o kadar fazladır ki yıldız bu üstünlüğe dayanamayıp patlar.

İşte bu patlama olayına süpernova patlaması denir. Hatta süpernova gibi büyük bir patlamadan daha büyük patlamalara da hipernova adı verilir. Bu patlama sırasında etrafa bol miktarda enerji ve atom saçılır. Bu atomlar uzaya dağılmaya başlar ve uzayın farklı konumlarında zaman içerisinde yeni nebulalar oluştururlar.

Her ne kadar büyük bir patlama olmuş olsa da, atomlar etrafa saçılmış olsa da, etrafa bir tek çekirdek saçılmaz ve o çekirdeğin içerisinde sıkışmış bir halde madde kalır. Bu maddeler kimi zaman oldukları gibi kalırken kimi zamanda farklı sınıfta yıldızların oluşmasını sağlarlar. Ancak kendi üzerine çöken yıldızın kütlesi belirli bir sınırın üzerindeyse, akıl almaz bir gök cisimleri oluşur. O gök cisimlerine de kara delik adı verilir.

Olay Ufkundan Hiçbir Şey Kaçamaz!

Olay ufku ışık ve maddenin artık kaçamadığı bölgeyi sınırlayan kuşağa verilen addır. Olay ufku, fiziksel incelemede bulunulamayan bir uzay parçasıdır. Ne olay ufkunda gerçekleşen olaylardan haberdar olabiliriz, ne de olay ufkunun ötesinde olup bitenlerden haberdar olabiliriz. Günümüz teknolojisi olay ufkunu incelemek için yetersizdir.

Bir yıldızın olay ufku, yıldızın çökmeden önceki kütlesiyle orantılıdır. Bir kara delik bir maddeyi yuttuğu zaman olay ufkunu genişletmektedir. Olay ufkunu genişlettikçe de daha güçlü bir çekim alanına sahip olmaktadır.

Teorik bir bilgiye göre kara delik olay ufkuna yaklaştığı zaman etrafta bulunan bütün gezegenlerde, yıldızlarda, pulsarlarda ve daha birçok gök cisminde zaman durmaktadır. Bu her kara delik için geçerlidir. Ama bazı kara deliklerde iki farklı olay ufku bulunmaktadır.

Kimi bilimciler olay ufku yerine kara deliğin yüzeyi terimini kullanmaktadır. (Bu terim kara deliğe pek uymamaktadır) Bu terimin uygun olmamasının sebebi, bir gezegen veya yıldızın katı veya gaz bir yüzeye sahip olmamasıdır. Bir gözlemci kara deliğe ufku aşacak kadar yaklaşmış olsaydı, olabilseydi kendisine yüzey izlenimi sağlayacak hiçbir özellik veya herhangi bir değişim hissetmeyecekti.

Buna karşılık olarak da geri dönme isteğinde bulunduğunda, artık oradan geri dönemeyeceğinin farkına varacaktır. Bu bir nevi dönüşü olmayan bir noktadır.

Diğer bir yandan olay ufkuna yaklaşmış olan gözlemci, kara delikten uzakta olan bir gözlemciye göre, zamanın çok farklı bir şekilde aktığının farkına varacaktır.

ÖNERİ FİLM: INTERSTELLAR

Tıpkı intersteller filminde de olduğu gibi olay ufkuna yaklaşan birisi diğerlerine kıyasla daha çok vakit geçirmiş olacaktır. Zamanın nasıl geçtiğini anlamayacaktır. Uzaktaki gözlemci de, bunun tam aksine meydana gelen şeylerin gitgide daha yavaş bir şekilde meydana geldiğini görecek ve zamanın daha yavaş hareket ettiğini gözlemleyebilecektir.

Uzaktaki bir gözlemcinin bir nesnenin kara deliğe doğru giden bir kimsenin düşüşünü gözlemlemesi halinde, gözlemciye göre çekimsel kızıla kayma ve zamanın genleşmesi etkileri birleşecektir. Nesneden çıkan işaretler gitgide kızıl, gitgide sönük ve gitgide aralıklı olacaktır. Yani gözlemciyi yavaş yavaş görmemeye başlayacaktır. Nesnenin henüz olay ufku sınırında hareketsiz durduğunu gören uzaktaki gözlemcinin onun düşmesini engellemek üzere olay ufkuna yaklaşması boşuna olacaktır.

Kara deliğin tekilliğine yaklaşan bir gözlemciyi etkilemeye başlayan etkilere gelgit etkileri adı verilmektedir. Bu etkiler kütle çekim alanının homojen olmayan bir yapıya sahip olması nedeniyle nesnenin biçimsezleşmesine yol açmaktadır.

Yıldızsal kara deliğe yaklaşan bir astronot daha olay ufkunu geçmeden parçalara ayrılacakken, dev kara deliğe yaklaşan astronot, daha sonra gelgit etkileri ile yok edilecek olmakla beraber, olay ufkuna bir güçlükle karşılaşmadan giriş yapabilecektir.

Kara Delik İçerisindeki Tekillik

Tekillik, bir kara deliğin merkezinde kütle çekim alanının ve uzay bükülmelerinin sonsuz hale geldikleri bir bölgede yer alır. Bu bölgeye çekimsel tekillik adı verilir. Bu bölge, genel görelilik kuramı uzay zaman eğiminin sonsuz olduğu bölgeleri tanımlayamadığı için, genel görelilik kuramı çerçevesinde pek iyi tanımlanmamıştır. Zaten genel görelilik kuramı yani izafiyet teorisi kuantum kaynaklı bir kuram değildir.

Halihazırda kütle çekimsel tekilliğin tanımı yapılamamıştır. Lakin şu bilinmektedir: nasıl ki kara delik içerisine yerleşen bir madde dışarıya çıkamıyorsa, kütle çekimsel tekillik de kara delik içerisine yerleştikten sonra dışarıya çıkamayacaktır.

Kara Delik Neden Siyah Görünür?

Öncelikle şunu belirtmek gerekir ki bir cisme rengini veren şey, üzerine düşen ışığın hangi dalga boylarının geri yansıdığıdır. Göze veya teleskoba ulaşan ışığın dalga boyu, o cismin renk bileşenleri oluşturmaktadır. Bir cismin siyah olmasının iki sebebi bulunmaktadır. Bunlardan birincisi ortamda hiç ışığın olmamasıdır. İkincisi ise cisme ulaşan tüm görünür ışığın soğurulması ile oluşmasıdır.

Kara delik aslında siyah değildir!
Kaynak: TeknoKulis

Fakat kara deliklere ulaşan ışık asla ve asla geri gelmemektedir. Yani geri yansımamaktadır. Hatta şunu belirtmek gerekir: kara delik içerisinden ışık yansıyamaz. Kütle çekim kuyusu öylesine büyüktür ki, ışık kara deliğin ufkundan dışarı çıkamaz.

Bu nedenle kara deliğe baktığımız zaman tek bir görsel izlenime şahit oluruz: siyah bir görünüm. Aslında görünen şey siyah bir renk değildir. Görünen şey hiçbir şey göremediğimizdir.

Bu sebepten ötürü göremediğimiz şeyleri siyah olarak algılarız.

Bir Kara Delik Oluşturabilecek Yıldızın Boyutu Ne Kadar Olmalıdır?

Öncelikle her kara deliğin bir yıldızın yakıtını tüketerek kendi üzerine çökmesi sonucunda oluşmadığını belirtmek gerekmektedir. Bazı kara delikler çok büyük kütleli cisimlerin uzayda birbirleri ile çarpışması sonucu oluşabilir. Ancak yaygın olarak kara delik yıldızların çökmesi sonucu oluşmaktadır. (Collapser)

Bir yıldızın ölümü sırasında bir kara delik oluşturabilmesi için belirli bir kütlenin üzerinde kütleye sahip olması gerekmektedir. Bu kütle sınırına Chandrasekhar Limiti adı verilmektedir. Bu limit Güneşimizin 1.4 kütlesi kadar bir kütleye sahiptir. Yani bir kara deliğin oluşması için yıldızın ölümü sırasında kütlesinin Güneşimizden 1.4 kat daha büyük olması gerekmektedir. Yani 2.784.488.001.602.417.000.000.000.000.000 kilogram olması gerekmektedir. Kısaca 2.7 nonilyon kilogram olması gerekmektedir.

Güneşten daha küçük kütleye sahip yıldızlar öldükleri zaman bembeyaz bir ışık küresine dönüşmektedir. Bu tarz ölümden geriye kalan yıldıza beyaz cüce adı verilmektedir. Beyaz cücelerin oluşması sırasında, atasal yıldızın dış kısımları uzaya saçılmaktadır ve gezegensel nebula adı verilen gaz ve toz bulutu oluşmaktadır.

Kara Delik İçerisine Düşersek Ne Olur?

Günümüz teknolojisi kara delik içerisini görmek için yeterli değildir. Bu sebepten ötürü kara deliğin içerisine düşersek ne olur sorusuna net bir cevap vermek mümkün değildir.

Lakin şunlar söylenebilir: Kara deliğin muazzam kütle çekim kuvvetine yaklaşan bir astronot, gelgit kuvvetleri adı verilen bir kuvvetin etkisi altında kalacaktır. Hawking tarafından ortaya atılan bir teoriye göre insan kara delik içerisine girdiği zaman tıpkı bir spagetti gibi uzayacaktır. Hawking bu duruma spagettifikasyon adını vermiştir.

Kara delik içerisine düşen bir astronot tıpkı spagetti gibi bükülmeye başlar.
Kaynak: Khosann

Eğer içine düşmüş olduğumuz kara delik bir süper kütleli kara delik ise, gelgit kuvvetlerinin etkisi çok daha ufak ve diğerlerine göre baş edilebilir olacaktır. (Meşhur film Interstaller filminde yer alan Gargantua kara delik bu kara deliğe örnek olarak verilebilir)

Kara Delikten Kaçabilir Miyiz?

Bu pek mümkün değildir. Ama bazı teorisyenler kara deliklerin birer solucan deliği olduğunu düşünmektedir. Solucan deliklerini uzay-zaman tüneli olarak tanımlayabiliriz. Bu tünellerin bir ucunda ak delikler, diğer ucunda ise kara delikler bulunmaktadır. Yani bir umut da olsa ak deliğe rastlanması durumunda belki kurtulma şansınız olabilir.

Solucan Deliğini kullanarak evrenimizden bir başka evrene gidebiliriz.
Kaynak: ZamanınÖtesi

Kara Delik Yok Olur Mu?

Kara delik her şeyi yutan ve etrafa hiçbir şey saçmayan bir yapıya sahip gök cismi olmasından dolayı öleceği düşünülmemektedir. (Yok olması) Bu düşünce başta Stephen Hawking ve Jacob Beckenstein’in çalışmaları ile değişiklik göstermiştir. Kara delik etrafına Hawking Işıması adı verilen bir ışıma saçmaktadır.

Bu ışıma sebebiyle kara delikler – teorik olarak – belirli bir süre sonra buharlaşarak yok olacaktır. Yapılan araştırmalar kara deliklerin yok olmasının on veya yüz milyarlarca yıl sürebileceği yıl süreceğini belirtmektedir. Ki evrenimizin 13.8 milyar yaşında olduğunu varsayarsak bu sürenin çok uzun olduğunu söylemek yanlış olmaz.

Bir kara deliğin yok olması için çok uzun bir zaman gerekmektedir.
Kaynak: WebTekno

Buharlaşma, kara deliklerle ilgili ilginç bir sorunu ortaya çıkarmaktadır: Kara delik bilgi paradoksu. Eğer kara delikler, hesaplamaların göstermiş olduğu gibi fiziksel bilgiyi tamamen yok edebilen cisimlerse, birden fazla fiziksel durumu tekil bir duruma indirgeme özelliğine sahiptir demek yanlış olmaz.

Bu durumda, kara delik içindeki bilgiye ne olduğunu, kara deliğe düşmeden önce halinden anlamamız gerekmektedir. Fakat bu durumda da kara delik, gerçekten yok etmiyor demektir.

Kısa Bir Tarih Turu

İlk kara delik sözcüğü John Michell tarafından 1783 yılında, yıldızların çekim gücünün, ışığın kendilerinden kaçamayacak olduğunu ileri sürmesi ile başlamıştır. (Karanlık yıldızlar)

Tanımlanan ilk kara delik
Kaynak: Vikipedi

Daha sonra 1796 yılında Laplace de bağımsız olarak Michell’in dediklerini doğrulamıştır.

1854 yılında Riemann, genel uzayın eğimi kavramını geliştirmiştir.

1916 yılında Einstein, kütle çekimin geometrik teorisini geliştirmiştir.

Yine aynı yılda Karl Schwarzchild, siyah yıldız çözümünü keşfetmiştir.

1931 yılında Chandrasekhar, soğuk bir yıldızın maksimum kütlesini hesaplamıştır.

8 yıl sonra yani 1939 yılında Openheimer ve Synder, tüm termonükleer enerji kaynaklarının tükenmesi sonrasında yeterince büyük bir yıldızın sonsuza kadar kendi üzerine çökeceğini söylemişlerdir.

1960 yıllarında Schwarzchild çözümü anlaşıldı ve Kerr tarafından geliştirilen çözüme rotasyon yani dönüş özelliği eklendi. Aynı yıl Newman çözüme yük kavramını ekledi.

1970 yılında Cygnus X-1 tarafından kara delik olmaya aday olacak ilk gök cismi keşfedildi.

1994 yılında Hubble Teleskobu bazı galaksiler keşfetti.

2016 yılında ilk defa birbirleriyle çarpışan kara delikler, kütle çekim dalgaları kullanılarak tespit edildi.

Son olarak 2019 yılında, M87 galaksisinin merkezinde yer alan bir kara deliğin görüntüsü, 8 ayrı radyo teleskoptan toplanan verilerle oluşturuldu.

Görüldüğü üzere kara delik kavramı hayatımızda uzun zamandan beri var. Her geçen gün kara delikler hakkında yeni bilgiler gündeme çıkmakta. Bakalım ilerleyen zamanlarda kara delikler hakkında neler öğreneceğiz.

Ayrıca Bakınız

Nebula Bulutlusu

Kaynakça

Çağrı Mert Bakırcı, Kara Delik Nedir? Nasıl Oluşur, Evrimağacı.org, 2020, Alındığı Yer: Evrimağacı

H. Site. How Is A Black Hole Created?, Alındığı Tarih: 28 Mart 2020. Alındığı Yer: Hubble Site

G. Halevi. Why Don’t Stars Collapse On Themselves?, Alındığı Tarih: 28 Mart 2020. Alındığı Yer: Quora

Kip S. Thorne, Trous noirs et distorsions du temps, Champs Flammarion, 1994

Jacob Bekenstein, Of Gravity. Black Holes and Information, Di Renzo Editore, 2006

Reklamlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir