Kara Delik Nedir – Kara Delik Hakkında Herşey

Herkesin anlayacağı şekilde kara delikleri anlatan bu yazıda, önce kütle çekim yasasından kısaca bahsedeceğiz. Kütle çekim yasasını anlamak gayet önemli. Çünkü kara deliklerin oluşumu bununla birebir alakalı. İkinci olarak da kısaca yıldızların oluşumunu ve sönmesini göreceğiz. Bu da konuyu anlamak için elzem. Çünkü kara delikler bizzat yıldızların sönmesi sonucu oluşacak. Ardından da kara delikte zamanın nasıl işlediğini, uzayda ve zamanda yolculuğun mümkün olup olmadığını(solucan deliğini), kara deliğin keşfini ve evrende kaç kara delik olduğunu yazacağız.

Bu yazı Stephen Hawking’in Zamanın Kısa Tarihi adlı kitabının Kara Delikler bölümünden faydalanılarak yazıldı.

Kütle Çekim Kuvveti Nedir?

Evrenin hareketini açıklayan en temel yasa Newton’ın bulduğu kütle çekim yasasıdır. Kara delikler nasıl oluşur sorusuna cevap vermeden önce kütle çekim yasasını hatırlatmakta fayda var. Meşhur hikayeye göre Newton, bir elma ağacının altında oturmuş düşünüyordur. Bu sırada kafasına bir elma düşer. Newton bu elmanın neden düştüğünü düşünür ve bizim yer çekimi olarak bildiğimiz kütle çekim yasasını bulur.

Kütle çekim yasası kısaca; kütlesi olan her şeyin bir çekim kuvveti olduğundan bahseder. Dünyanın kütlesi çok büyük olduğu için, elmayı kendine doğru çekmektedir. Elmanın yere düşmesi bu yüzdendir. Ve evrendeki gezegenlerin hareketinin sebebi de elmanın aşağı doğru düşmesi ile aynı sebeptendir. Ay, kütlesinin küçük olması yüzünden dünya etrafında dönmektedir. Dünya ise güneşin kütlesinden küçük olduğu için güneşin etrafında dönmektedir.

Yıldızların Oluşumu ve Sönmesi

Yıldızların Oluşumu

Bir yıldız büyük oranda hidrojen olan çok miktarda gazın kütleçekimsel çekimi dolayısıyla kendi üzerine çökmeye başlamasıyla oluşur. Kütlesi olan her şey birbirini çeker. Birbirini çektikçe daha çok büyür ve kütlesi artar. Kütlesi arttıkça ise daha çok çeker.

Çekme kuvveti ile gazlar giderek birbirlerine daha çok yaklaşır, yani büzüşür. Büzüşmeye başladıkça gazların atomları birbirlerine gitgide daha sık ve daha büyük hızlarla çarpmaya başlar. Böylece gaz ısınmaya başlar. Nihayetinde gaz öylesine sıcak hale gelir ki hidrojen atomları çarpıştıklarında birbirlerinden sekmek yerine, birleşerek helyum oluştururlar. Bu tepkime sırasında tıpkı etrafa ısı yayılır ki, bu da yıldızın parlamasını sağlayan bizatihi şeydir.

Bu aşamadan sonra yıldız evrende büyük bir alev topu halini almıştır. Kütle çekim kuvveti hala etrafındaki gazları çekmeye devam etmektedir. Ancak gelen gazlar bu alev topunda yanacağı için yıldızın kütlesini arttıramaz. Bu yüzden kütle çekim kuvveti de yıldızın ilk parladığı andan itibaren sabit bir orana kavuşur.

Bu durum bir bakıma balon için olduğu gibidir. Balonun içindeki kendisini genişletmeye çalışan hava basıncı ile balonu daha küçük hale getirmeye çalışan plastik yüzeyinin arasında bir denge vardır. Yıldızlar ısının kütleçekimsel kuvveti dengelemesi sayesinde uzun süre boyunca bu şekilde kararlı kalır.

Yıldızların Sönmesi

Yıldız ilk parlama anında ne kadar büyükse, yakıtını da o kadar çabuk bitirecektir. Yani büyük yıldızlar daha çabuk sönecektir. Bizim güneşimiz muhtemelen 5 milyar yıl daha yetecek yakıta sahip. Ancak güneşten katbekat büyük yıldızlar yakıtlarını yüz milyon yıl gibi kısa bir sürede bitirebiliyorlar.

Yakıtı biten yıldız sönecek ve soğuyacak, dolayısıyla küçülmeye başlayacaktır. Kara delikler nasıl olur sorusunun cevabı işte tam olarak burada başlar.

Kara Delikler Nasıl Oluşur

Yıldızın sönmeye başlaması ile beraber yıldız büzüşmeye başlar. Yıldız büzüştükçe yüzeyindeki kütleçekimsel alan daha da büyür. Kütle çekim kuvveti o kadar artar ki artık ışığı bile kendi içine çekmektedir. Bunun ne demek olduğunu anlamak için gülle örneği harikadır. Şöyle ki, bir topun dünyadan uzaya doğru gülle attığını düşünelim. Gülle hızla toptan dışarı fırlayacaktır. Ancak bir müddet sonra dünyanın kütle çekim kuvveti yüzünden yavaşlayacak, daha sonra durma noktasına gelecek, sonra da dünyanın çekim kuvveti gülleyi tekrar kendisine çekecektir.

Işık, ışık hızıyla çok hızlı bir şekilde hareket ettiği için dünyanın çekim kuvvetinden kaçmayı başarır. Ancak gülle başaramaz ve önce yavaşlar, sonra durur, ardından da tekrar dünyaya düşer. İşte kütle çekim kuvveti inanılmaz büyüklüklerde olan kara deliklerde olan şey de budur. Işık, kara deliğin çekim kuvvetinden, tıpkı gülle gibi belki biraz uzaklaşabilecektir. Ancak sonrasında kara deliğin çekim kuvveti ışığı tekrar içine çeker. Işık dışarı çıkamadığı için uzaydaki bu söz konusu bölgeye kara delik denir.

Işığın kara delikten kaçamaması demek, hiçbir şeyin kara delikten kaçamaması demektir. Çünkü hiçbir şey, ışık hızından daha hızlı olamaz.

Böylece kara deliğin oluşumu; bir yıldızın kendi üzerine çökmesi sayesinde olur, denilebilir. Ancak yakıtını tüketmiş, kendi üzerine çöken her yıldız kara delik oluşturmaz.

Kara Delikte Zaman

Zaman, uzayda bir anlamda dördüncü boyuttur. Einstein’ın teorisine göre kütle çekim kuvvetinin daha büyük olduğu yerde, zaman daha yavaş akar. Hatta bu durum deneyle de dünyada kanıtlanmıştır. Bir su kulesinin tepesine ve tabanına yerleştirilen oldukça tutarlı iki saat düşünün. Dünyanın kütle çekim kuvveti, su kulesinin tabanında daha fazladır. Su kulesinin tepesinde ise kütle çekim kuvveti daha azdır.

O halde Einstein’ın teorisine göre yerdeki saatin, su kulesinin tepesindeki saatten daha hızlı çalışması gerekir. 1962 yılında tam olarak bu şekilde deney yapılarak, su kulesinin üstündeki saatin daha hızlı çalıştığı kanıtlanmıştır. Kütle çekiminin fazla olduğu yerde zaman daha yavaş akar. Bu konu hakkında Işık Hızı Nedir – Işık Hızının Keşfi isimli yazının Zaman Her Yerde Aynı Mı ve İkizler Paradoksu bölümlerine bakabilirsiniz.

Diyelim ki çöken bir yıldızın yüzeyinde yıldızla birlikte içe doğru çöken cesur bir astronotun, elinde bulundurduğu saate göre yıldızın etrafında dönen uzay gemisine saniyede bir sinyal yolladığını varsayalım. Saatinin gösterdiği bir zamanda, diyelim ki 11:00’da yıldız kütleçekimsel alanının hiçbir şeyin kaçamayacağı kara delik haline gelecek. Uzay gemisindekilerin astronottan gelen başarılı sinyaller arasındaki aralığın gitgide uzadığını fark edecektir. Ancak bu etki 10:59:59’dan önce çok çok küçük olacaktır. Uzay gemisindekilerin astronottan gelen 10:59:59 sinyalinin kendilerine ulaşması için, bir saniyeden çok az büyüklükte bir sürede fazla beklemeleri gerekirken; 11:00 sinyali için sonsuza kadar beklemeleri gerekecektir.

Kara Delikten Geçersek Ne Olur – Solucan Deliği

solucan deliği kara delik

Solucan deliğinden geçerek, uzayzaman’da başka bir yere gidebilmek mümkün mü?

Cesur astronotun yolculuğuna devam ettiğini ve saatin artık 11:00 olduğunu, yani kara deliğin oluştuğunu varsayalım. Kara deliğin içindeki astronot, kütle çekim kuvvetinin artık o kadar içindedir ki; ayaklarına uygulanan kütle çekim kuvveti ile başına uygulanan kütle çekim kuvveti birbirinden farklı olacaktır. Bu kuvvetler arasındaki farklılık tıpkı İnterstellar(Yıldızlararası) filmindeki kara delikten geçme sahnesi gibi astronotu spagetti gibi uzatabilir. Yada astronotu paramparça da edebilir.

Peki astronot bir şekilde kara delikten geçmeyi başarırsa ne olacaktır? İlginç bir teoride burada başlar. Astronot eğer kara delikten çıkmayı başarırsa solucan deliği boyunca düşüp, evrenin başka bir noktasından çıkabilir. Eğer bu durum doğruysa, uzay ve zamanda yolculuk yapmak adına büyük olanaklar sunacaktır. Fakat bu durum ışık hızı geçilmediği sürece imkansızdır.

Şöyle ki; kara deliğin içinden ışık bile kaçamamaktadır. Demek ki ışık hızından daha hızlı olmadıkça kara deliğin içinden çıkmak da mümkün olmayacaktır. Ve hiçbir şey ışık hızından daha hızlı hareket edemez!

Bu yüzden Stephen Hawking, kara deliğin başladığı yer sayılan olay ufkunu şair Dante’nin cehennemin girişinde yazdığını söylediği şeye benzetir:

Buraya girenler; tüm umutlarınızı geride bırakın.

Kara Deliklerin Keşfi

Kara deliklerin varlığına ilişkin kesin kanıt sağlamak için kendilerini gözlemlemek oldukça zordur. Çünkü hepsi gözlemlenemeyecek kadar çok uzakta bulunurlar. Üstelik bunlar adları da olduğu üzere ışık yaymazlar. Bu yüzden evrende kara delik aramak, kömürle dolu bir bodrumda kara bir kedi aramaya benzer.

En yakın kara delik ne kadar uzakta gibi bir soruya net bir cevap verilemez. Onların uzaklığını, hatta varlıklarını bile henüz sadece tahmin edebiliyoruz.

Evrendeki kara delikleri tahmin etmenin en kolay yolu, onların çekim kuvvetini dikkate almaktır. Gökbilimciler iki yıldızın birbirinin etrafında döndüğü ve kütle çekim kuvvetinin etkisiyle birbirlerini çektiği pek çok sistem gözlemlediler. Ancak görülür tek bir yıldızın, gözle görünmeyen bir çeşit nesnenin etrafında döndüğü sistemler de gözlemlediler.

Bu gözleme verilebilecek en iyi açıklama görünmeyen ve büyük bir kütle çekim kuvvetine sahip nesnenin kara delik olabileceğidir.

Evrende Kaç Tane Kara Delik Var

Evrende kaç kara delik var sorusuna, şu an için bir kaç tane olarak cevap verilebilir. En azından Hawking’e göre bizim galaksimizde ve komşu iki galakside birkaç kara delik olduğuna dair kanıta sahibiz. Ancak kara deliklerin sayısı neredeyse kesin bir şekilde bundan daha fazla. Zira evrenin uzun tarihinde pek çok yıldız sahip olduğu yakıtın tamamını tüketmiş, dolayısıyla kütleçekimsel çökmeye uğramış olmalı. Öyle ki kara deliklerin sayısı pekala görülür yıldızların sayısından bile -ki bu sayı sadece galaksimizde bile yüz milyar kadardır- fazla olabilir.