Kara Delik Nedir?

Kara delikler, uzayda yol alan hiçbir madde veya radyasyonun kaçamayacağı kadar büyük kütleçekimalanlarıdır. Aslında kara delikler, ölü yıldızlardır; çünkü büyük kütleli bir yıldızın yakıtı bittiğinde, kendi üzerine çöker ve bir kara delik oluşturur.

Kara Delik Nasıl 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: kütleçekimi. 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 kütleçekimi (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. Kütleçekimi 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 Deliklerin Yoğunluğu

Bir kara deliğin yoğunluğunu şöyle düşünün: Güneş’ten onlarca, yüzlerce, binlerce, hatta kimi zaman milyonlarca ve milyarlarca kat büyük bir kütleyi hayal edin. Bu kütlenin hepsini, İstanbul’un bir ucundan diğer ucuna kadar olan mesafede bir hacme sıkıştırdığınızı düşünün.Ortaokul veya lise bilgilerinizden hatırlarsınız: Yoğunluk, kütlenin hacme bölümüyle elde edilir. Dolayısıyla kütle ile yoğunluk doğru orantılıdır; hacim ile yoğunluk ise ters orantılıdır. Kara delikler gibi devasa gök cisimlerinin kütlesi aşırı büyük, hacimleri aşırı küçüktür. Bu, muazzam bir yoğunluk demektir.

Bu kadar yoğun bir kütlenin uzay-zaman dokusundaki etkisi, akıl almaz boyutta bir bükülmedir. Buna kütleçekim kuyusu denir. Bu kuyu öylesine hızlı derinleşir ki, ışığın hızı bile bu derinleşmeyi alt edemez. Bu nedenle o meşhur söz ortaya çıkar: Kara delikler öylesine güçlü bir çekim kuvvetine sahiptir ki, ışık bile bu çekim kuvvetinden kaçamaz.

İşte kara deliğin etrafında bulunan, ışığın kaçamadığı bölgenin sınırına olay ufku adı verilir. Olay ufku, bir kara deliğin kendisinden ziyade, en belirgin etki alanını ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Olay ufku, kara deliğin kendi çapından kat kat büyük olabilir.

Kara Delikler Neden Siyahtır?

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.

Fakat karadeliklere ulaşan ışık, geri yansımaz. Yansıyamaz. Kütleçekim kuyusu öylesine büyüktür ki, ışık dışarı çıkamaz. Bu nedenle bir kara deliğe baktığınızda, tek bir renk görürsünüz: Siyah. Siyah, hiçbir görünür dalga boyunda ışığın bulunmadığı durumda oluşan renge verdiğimiz isimdir. Kara delikler üzerinden yansıyan hiçbir dalga boyu olmadığı için, simsiyahtırlar.

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.

Bir Kara Delik Oluşturacak Yıldız Ne Kadar Büyük Olmalıdır?

Her kara delik, bir yıldızın yakıtını tüketerek kendi üzerine çökmesi sonucu oluşmaz. Örneğin çok büyük kütleli cisimlerin uzayda birbirine çarpması sırasında da kara delikler oluşabilir. Ancak bildiğimiz en yaygın kara delik oluşum mekanizması, yıldızların çökmesi sonucu oluşan kara deliklerdir (bu tarz kara deliklere collapsar da denir).
Ancak her yıldızın ölümü kara delik oluşturacak kadar vahşi değildir. Bir yıldızın ölümü sırasında bir kara delik oluşturabilmesi için belli bir kütlenin üzerinde olması gerekir. Bu kütle sınırına Chandrasekhar Limiti adı verilir. Bu limit, kabaca 1.4 Güneş Kütlesi kadardır; ancak çoğu durumda 2 ve hatta 3 Güneş Kütlesi olarak kabul edildir. Yani bir yıldızın kara delik oluşturma potansiyelinin oluşabilmesi için, ölümü sırasında Güneş’imizden en az 1.4 kat büyük olması gerekmektedir. Bu, kabaca, 2.784.488.001.602.417.000.000.000.000.000 kilogram veya 2.7 nonilyon kilograma denk geGüneş’ten 3 kattan daha düşük kütleye sahip yıldızlar öldüklerinde bembeyaz bir ışık küresine dönüşebilirler. Bu tarz bir ölümden geriye kalan yıldıza beyaz cüce adı verilir. Beyaz cücelerin oluşması sırasında, atasal yıldızın dış kısımları uzaya saçılır ve gezegensel nebula adı verilen gaz ve toz bulutu oluşur. Buralar, gezegenlerin daha sık oluştuğu bölgelerdir.

Bir Kara Deliğin İçine Düşersek Ne Olur?

Kara deliklerin içinde ne olduğunu veya tam olarak ne tip süreçler yaşandığını henüz tam olarak bilemiyoruz. Bu konuyla ilgili olarak şu videomuza göz atabilirsiniz.

Buna rağmen, Görelilik Teorisi’ni kullanarak kara delikler gibi yüksek kütleçekim kuvvetine sahip gök cisimlerinin yakınlarında neler olması gerektiğini kestirmemiz mümkündür.İlk olarak, bir kara deliğin içine düşen bir astronotun deneyimlediği şeyler, onun düşüşünü dışarıdan güvenle izleyen birininkinden fazlasıyla farklı olacaktır. Kara deliğin muazzam kütleçekim kuvvetine fazlasıyla yaklaşan astronot, gelgit kuvvetleri denen bir kuvvetin etkisi altında kalacaktır. Yani vücudunun farklı kısımları, farklı miktarda kütleçekim kuvveti deneyimleyecektir. Örneğin bir karadeliğe balıklama (kafa önde) dalan bir astronotun kafasındaki çekim kuvveti, ayaklarındaki çekim kuvvetinden çok daha büyük olacaktır. Buna bağlı olarak bir spagetti gibi uzayacaktır. İşte Stephen Hawking tarafından popülerleştirilen bu kavrama spagettifikasyon adı verilmektedir.Eğer içine düşülen kara delik bir süperkütleli kara delik ise, gelgit kuvvetlerinin etkisi çok daha ufak ve baş edilebilir olmaktadır. Interstellar filminde gösterilen Gargantua kara delik, bu tarz bir kara delik olduğu için meşhur sahneler oldukça isabetli olmaktadır.

Kütlesinden bağımsız olarak bir kara deliğin sebep olduğu en önemli etki, zaman genişlemesi denen kavramdır. Bir astronotun kara deliğe düştüğünü gözleyen bir dış gözlemci, astronotun kara deliğin içine düşüşünü asla göremez; sanki sürekli bir düşme halindeymiş gibi görür. Çünkü zaman algımızı yaratan, bir ânı diğer ândan ayıran unsurların başında gözümüze gelen ışığın sıralı doğası gelir. Hareket eden bir cisimden gelen ışık da, farklı uzay-zaman bölgelerinden geçerek gözümüze ulaşır ve “hareket algısı” yaratır.

Ancak kara deliğin kütleçekim kuvvetinden ışığın bile kaçamadığını söylemiştik. Bu durumda olay ufkuna ulaşan bir astronotu izleyen bir gözlemci, astronotun olay ufkunda donakaldığını görecektir. Çünkü artık hareket bilgisini taşıyan fotonlar gözüne asla ulaşamaz.

Kara Deliklerden Kaçmak Mümkün mü?

Bir kara deliğin içinde ne olduğunu bilmediğimiz için, bu soruya yanıt vermek de pek kolay değil. Ancak bazı teorisyenler, kara deliklerin aslında solucan deliği adı verilen bir uzay-zaman tünelinin parçası olduğunu düşünmektedirler. Solucan delikleri, Evren’in farklı kısımlarını birbirine bağlayan uzay-zaman tünelleri gibi düşünülebilir. Bu tünellerin bir ucunda kara delikler (her şeyi yutan cisimler), diğer ucunda ise ak delikler (her şeyi kusan cisimler) bulunduğu düşünülmektedir.

akat kara deliklerin aksine, solucan deliklerinin varlığı teorik olarak bile henüz tam olarak gösterilememiştir. Hatta fikri ilk olarak ileri süren fizikçiler, bir solucan deliğinin stabil olarak “açık” kalabilmesi için gereken enerjinin aşırı büyük olduğunu göstermişlerdir. Bu nedenle bu fikir, spekülatif bir düşünce olarak varlığını korumaktadır.

Kara Delikler Ölür mü?

Kara deliklerin sadece her şeyi yutan; ancak etrafa hiçbir şey saçmayan bir yapı olmasından ötürü hiçbir zaman ölmeyeceği düşünülmüştür. Sonuçta bir kara deliğin ölmesi için bir neden yok gibi gözükmektedir. Bu düşünce, büyük fizikçi Stephen Hawking ve Jacob Beckenstein’ın çalışmaları ile tamamen değişmiştir.
Kara delikler, etraflarına Hawking Işıması adı verilen bir ışıma saçmaktadır. Bu ışıma nedeniyle kara delikler, teorik olarak yeterince süre tanındığında buharlaşma ismi verilen bir yolla yok olacaktır. Yapılan hesaplamalar, kara deliklerin yok olması için gereken sürenin on veya yüz milyarlarca yıl düzeyinde olduğunu göstermektedir. Evren’imizin 13.8 milyar yıl yaşında olduğu düşünülürse, bu sürenin uzunluğu daha iyi anlaşılabilir.

Ancak bu buharlaşma, kara deliklerle ilgili ilginç bir sorunu doğurur: Kara delik bilgi paradoksu. Eğer kara delikler, hesaplamaların gösterdiği gibi fiziksel bilgiyi tamamen yok edebilen cisimlerse, birden fazla fiziksel durumu tekil bir duruma indirgeme özelliğine sahipler demektir. Bu, modern fiziğin temellerine aykırı olduğu için sorunludur; çünkü bir fiziksel sistemin dalga fonksiyonunun belli bir zamandaki değeri, bir diğer zamandaki değerini belirleyebilir olmalıdır. Bu durumda kara delikler içindeki bilgiye ne olduğunu, kara deliğe düşmeden önceki halinden çıkarsayabilmemiz gerekir. Fakat bu durumda da, kara delikler bilgiyi (veya fiziksel maddeyi) gerçek anlamıyla yok etmiyor demektir. Bu paradoks, halen çözülmeyi bekleyen bir soru işaretidir.

KAYNAK:https://evrimagaci.org/kara-delik-nedir-7748

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir