Kara Delik Nedir? Kara Delik Nasıl Oluşur?

Karadelik nedir?

Karadelik nasıl oluşur?

Karadeliklerle ilgili bilmeniz gereken her şey.

Karadelikler, uzayda yol alan hiçbir maddenin ve ışıkla dahil hiçbir radyasyonun kaçamayacağı kadar büyük kütle çekim alanlarıdır.

Astronomik tanımıyla bir karadelik, büyük kütleli yıldızların süpernova patlamasıyla ölmesi sonucunda oluşan bilinen en sıkışık göç cismidir.

Yani karadelikler aslında ölü yıldızlardır.

Çünkü yeterince büyük kütleli yıldızların yakıtı bittiğinde kendi üzerine çökerler ve bir karadelik oluştururlar.

Karadeliklerin ola yufku denilen bölgelerinde kütle çekim kuvveti öylesine güçlüdür ki bu noktadan itibaren ışık dahi karadelin çekiminden kaçamaz.

Işığın kaçamaması sebebiyle bir renkleri veya gözle görünür ışımaları yoktur ve bu nedenle kar olarak adlandırılırlar.

Birçok bilim kurgu filmine de konu olan oldukça popüler bir konu olmasının yanı sıra bilim dünyasında da hala sıcak bir araştırma konusudur.

Şartların ekstremliği ve bildiğimiz fiziğin sınırlarını zorlaması onu oldukça ilgi çekici bir gök cismi haline getirir.

Bu nedenle herkes tarafından çok cedile getirilmiş olması, onun hakkında birçok yanlış bilginin de yayılmasına neden olmuştur.

O nedenle bu yazıda kara deliklerin keşfi, gözlemsel ispatları, teorik hesaplamalar, oluşumları, gelişimleri, yok oluşları, çeşitli teoriler ve özellikleri gibi merak ettiğiniz

birçok konu hakkında kapsamlı bilgileri bulacaksınız.

Karadelik nasıl oluşur?

Karadeliklerin varlıkları ilk olarak Einstein'in genel görevlilik teorisi tarafından 1915 yılında öngörülmüştür.

Genel görevliliğe göre yeterince sıkışık bir cisim uzay zamanı bir karadelik oluşturacak kadar bükebilir.

Burada karadeliğin oluşmasından kasıt merkezden belirli bir uzaklıktaki sınırda kaçış hızının ışık hızına eşit olduğu bir uzay zaman deformasyonu oluşturmasıdır.

Uzay zaman deformasyonu diyoruz.

Çünkü doğrudan gözlemlenemediklerinden dolayı onların nelerden oluştuğunu bilmiyoruz.

Fakat bildiğimiz ve son derece emin olduğumuz şey orada uzay zamanı böylesine büken, aşırı büyük kütlelere ulaşabilen ama herhangi bir ışınım gelmeyen bir gök cismi olduğudur.

Bir yıldızı devasa bir termonükleer reaktör olarak düşünebilirsiniz.

Bu reaktörün yakıtı yıldızın çekirdeğinde süre gelen fizyon tepkimeleridir.

Bu tip tepkime de 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 dağılmaması nedeni olan bir diğer kuvvet vardır.

Kütle çekimi. Atomlar arası içe doğru olan çekim kuvveti bu fizyon tepkimesinin dışarı doğru olan kuvvetini dengeler.

Böylece yıldız hidrostatik denge adı verilen bir denge halinde kalır.

Her ne kadar kütle çekimi tükenebilen bir olgu değilse de fizyon tepkimesi sonsuz değildir.

Yıldızlar kendilerinden önce gelen gaz ve toz bulutu içinde 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 fizyon tepkimesi giderek yavaşlar.

Ancak kütle çekiminin etkisi değişmez.

Kütle çekimi 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 birbirine fazlasıyla yaklaşır ve diğer temel fiziksel kuvvetlerin etkisi ortaya çıkar.

Bu atomlar birbirini itmeye başlarlar.

Bu itiş kuvveti bir noktada kütle çekimine 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 kütle çekimi etkisiyle doğmasını sağlayan doğum evleri gibidir.

Bu noktada çökmeye devam eden yıldızın durabileceği iki durak vardır.

Yıldızın kütlesine bağlı olarak gezegenimsi bulutsu oluşturup geriye bir beyaz yüce bırakabileceği gibi bir süpernomo patlaması geçirip geriye nötron yıldızı da bırakabilir.

Eğer yıldızın kütlesi 20-40 güneş kütlesinden fazlaysa süpernova patlaması sonucunda karadelik oluşabilir.

Burada dikkat edilmesi gereken nokta yıldızın kütlesinin tamamının karadeliği oluşturmadığıdır.

Kütlenin yaklaşık %75'i gibi önemli bir kısmı süpernova patlamasıyla madde ve ışıma olarak dış ortama salınır.

Ardından saçılan bu madde daha sonra yeni yıldızların doğumunu olmak tanıyabilir.

Örneğin güneş bu şekilde oluşmuş ikinci nesil bir yıldızdır.

Bu sayede güneş sisteminde demiden ağır elementler bulunabilir ve bu sayede hayat var olabilmiştir.

Fakat patlayan yıldızdan geriye çekirdek içinde sıkışmış şekilde madde kalır.

Bunlar kimi zaman daha farklı sınıfta yıldızlar oluşturur.

Ancak kendi üzerine çöken yıldızın kütlesi az önce de belirttiğimiz gibi belirli bir sınırın üzerindeyse kara delikler gibi akıl almaz yoğunlukta gök cisimleri oluşur.

İşte bu büyük kütleli cisimler evreni 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.

Bir karadelik oluşturacak yıldız ne kadar büyük olmalıdır?

Her karadelik bir yıldızın yakıtını tüketerek kendi üzerine çökmesi sonucu oluşmaz.

Örneğin çok büyük kütleli cisimlerin uzayda birbirine çarpması sırasında da karadelik oluşabilir.

Ancak bildiğimiz en yaygın karadelik oluşum mekanizması yıldızların çökmesi sonucu oluşan karadeliklerdir.

Ancak her yıldızın ölümü karadelik oluşturacak kadar vahşi değildir.

Bir yıldızın ölümü sırasında bir karadelik 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 edilir.

Yani bir yıldızın karadelik oluşturma potansiyelinin oluşabilmesi için ölümü sırasında güneşimizden en az 1.4 kat büyük olması gerekmektedir.

Bu kabaca 2 nonilyon, 784 oktilyon, 488 septilyon, 1 seksilyon, 602 kentilyon, 417 katrilyon kilogram veya

2.7 nonilyon kilograma denk gelir.

Güneşten 3 kat daha düşük kütleye sahip yıldızlar öldüklerine 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 gezegensen nebul adı verilen gaz ve toz bulutu oluşur.

Buralar gezegenlerin daha sık oluştuğu bölgelerdir.

Karadelik Çeşitleri İlksel Karadelikler Bir karadeliğin oluşumu için çok yüksek yoğunluklu bir ortam gereklidir.

Günümüzde bu durum büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinde gerçekleşebilse de büyük patlamadan da bildiğimiz üzere evrenin başlangıç dönemlerinde de böylesine yoğun ortamlar bulunmaktaydı.

evlerin ilk dönemlerinde oluşan ve genellikle aşırı düşük kütleleri sebebiyle normal şartlarda varlığını sürdüremeyecek bu kara deliklere ilksel kara delikler denmektedir.

Yapılan çalışmalar, ilksel kara deliklerin kütlesinin Planck kütlesiyle binlerce güneş kütlesi mertebesinde olabileceğini göstermektedir.

Yıldızsal kara delikler ve süper kütleli kara delikler Yeterli kütleye sahip bir yıldızın süpernova patlaması geçirmesi sonucunda geriye kalan kara deliklerdir.

Aslına bakılırsa bunlar zamanla madde yutarak kütlelerini arttırdığından yıldızsal bir karadeliğin kütlesi bir yıldızın sahip olacağı maksimum kütleden çok daha fazlasına sahip olabilir.

Öyle ki süper kütleli bir karadelik milyarlarca güneş kütlesinde olabilir.

Bu tipte olanlar maddi yoğunluğunun o bölgede fazla olması nedeniyle genellikle galaksi merkezlerinde bulunurlar.

Yıldızsal kara delikler ile süper kütleli kara delikler arasındaki kütle tanımlaması tamamen farazdır.

Burada dikkat çekilmesi gereken nokta böylesine sıkışık bir cismin milyarlarca güneş kütlesinde olabiliyor olmasıdır.

Öyle ki yapılan çalışmalar galaksi süper kümelerinin çökmesi sırasında bazı kara deliklerin 10 trilyonlarca güneş kütlesine çıkabileceğini göstermiştir.

Kara deliklerin özellikleri Kara deliklerin yoğunluğu Bir kara deliğin yoğunluğunu şöyle düşünün.

Güneşten 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.

Hacimle yoğunluk ise ters orantılıdır.

Karadelikler 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 derinleşmeye alt edemez.

Bu nedenle o meşhur söz ortaya çıkar.

Karadelikler öylesine güçlü bir çekim kuvvetine sahiptir ki ışık bile bu çekim kuvvetinden kaçamaz.

İşte karadeliğin etrafında bulunan ışığın kaçamadığı bölgenin sınırına ola yufka adı verilir.

Ola yufku bir karadeliğin kendisinden ziyade en belirgin etki alanını ifade etmek için kullanılan bir terimdir.

Ola yufku karadeliğin kendi çapından kat kat büyük olabilir.

Ancak bütün karadelikler aşırı yüksek yoğunluğu da sahip değildir.

Karadeliklerin büyümesi Karadelikler oluştuktan sonra üzerine madde çektikçe küplerini artırmaya devam ederler.

Dönmelerinden de gelen etkiyle birlikte madde karadeliğin üzerine düşerken bir spral çizer.

Bu esnada ciddi anlamda ısınarak bir ışıma yapar.

Bu ışımanın önemli bir kısmı X ışını bölgesinde yer alır.

Aynı zamanda karadelikler başka karadeliklerle de pekala birleşerek kütle çekim dalgaları yayılmasına neden olabilir.

ve bu esnada kütlelerinin bir kısmını da bu yolla kaybederler.

Üzerine ne kadar materyal düşerse o kadar büyüdükleri için daha yoğun bölgeler olan galaksi merkezlerindeki kara delikler daha büyük kütleli olma eğilimindedirler.

Kara Deliklerin Buharlaşması 1974'te Hawking, kara deliklerin aslında tamamen kara olmadığını ve ufak bir miktar telmen radyasyon yaydığını öngördü.

Eğer Hawking'in bu buharlaşma fikri doğruysa karadelikler ışıma yoluyla zamanla kütlelerini kaybedip büzüşüp yok olmalıdırlar.

Teoriye göre büyük karadelikler küçüklere nazaran daha az ışıma yapmaktadır ve daha uzun sürede yok olurlar.

Bu nedenle ilksel bir karadelik anında buharlaşmalıdır.

Karadeliklerin yaydığı bu ışımanın temel spektrumu bir güneş kütlesindeki bir karadelik için 62 nanokelvin düzeyindedir.

Bu değer, kozmik mikrodalga arkapı yanışmasının sahip olduğu 2.7 kelvin düzeyinden çok çok az olduğundan tespit edilebilir değildir.

Tespit edilebilir düzeyde bir ışımanın söz konusu olması için ışımaları kütleyle ters orantılı olduğundan ay kütlesi kadar ufak kütlede bir karadelik söz konusu olmalıdır.

Karadelikler neden siyahtır?

Bir cismin rengine karar veren şey, üzerine düşen ışığın hangi dalga boylarının geri yansıdığıdır.

gözümüze ulaşan ışığın dalga boyu o cismin renk birleşenlerini oluşturur.

Örneğin bir yaprağın yeşil olma nedeni, üzerine düşen tüm dalga boyları arasından yeşile denk gelen dalga boyunu en fazla geri yansıtıyor olmasıdır.

Siyah rengin ise ya ortamda hiçbir ışığın olmaması ya da cisme ulaşan tüm görünür ışığın soğurulması ile oluşur.

Fakat karadeliklere ulaşan ışık geri yansımaz, yansıyamaz.

Kütleçekim kuyusu öylesine büyüktür ki ışık kara deliğin ufkundan dışarı çıkamaz.

Bu nedenle bir kara deliğe baktığınızda gözünüze herhangi bir ışık ulaşamadığı için kara delik size tek bir görsel izlenim verir.

O da siyahtır.

Yani aslında gördüğünüz şey siyah renge sahip bir cisim değildir.

Siz hiçbir şey görmediğiniz için gördüğünüzü düşündüğünüz şeyi siyah olarak algılarsınız.

İşte bu yüzden kara delikler gözlemciye hiçbir ışık yansıtmadıkları için simsiyahdırlar.

Ancak dikkatli gözlemler sonucunda kara delikleri gözlemlemek mümkündür.

İlk etapta Hubble Teleskopu tarafından kara deliklerin dolaylı etkileri gözlenmiş, bu devasa kütle çekim kuyuları etrafında yıldızların tuhaf hareketler sergilediği tespit edilmiştir.

Daha sonra 2016 yılında kara deliklerin birbirine çarpması sonucunda oluşması gerektiği düşünülen kütle çekim dalgaları, ilk defa tespit edilmiştir.

Böylece karadeliklerin varlığının deneysel olarak doğrulanması yönünde önemli bir adım atılmıştır.

Nihayet, 2019 yılında bilim insanlarının oluşturmayı başardığı ilk karadelik fotoğrafı, karadeliklerin var olduğunun ve görelilik teorisinin öngörülerinin isabetlerinin en nihai kanıtı olmuştur.

Karadeliklerin fiziksel özellikleri İlk teorik karadelik çözümü, Schwarzschild tarafından 1916 yılında dönmeyen elektriksel yükü olmayan statik bir kara delik için yapılmıştır.

En basit kara delik çözümü olan bu çözüm Schwarzschild çözümü olarak adlandırılır.

Elbette ki gerçekte var olanların bu basit tanıma uymadığını biliyoruz.

Daha detaylı çözümler olan dönmeyen yüklü kara deliklere Reisner-Nurstrum metriye, dönen ama yüklü olmayan kara deliklere kör metri ifade eder.

Daha geçerli bir çözüm ise yüklü ve açısal momentuma sahip bir karadelik için yapılmış olan körnüğü mumetriğidir.

Karadeliklerde Tekillik Genel görevliliğe göre karadeliğin merkezinde uzay-zaman eğriliğinin sonsuz hale geldiği bir gravitasyonel tekillik bölgesi yer alır.

Dönmeyen bir karadelik için tekillik, noktasal bir tekillik iken dönen bir karadelik için halkasal tekillik halini alır.

Her iki durumda da tekillik sıfır hacme sahiptir.

Kara deliklerde ola yufku Ola yufku kara delikler hakkında en popüler olan kavramların başında gelir.

Evrendeki en yüksek hız limiti olan ışık hızına sahip ışığın dahi dışarı yönde kaçamayacağı sınırı ifade eder.

Ola yufku adını almasının sebebi ise bu sınırda gerçekleşen bir olay olması takdirinde dışarıda bulunan gözlemciye bu olayla ilgili herhangi bir bilginin kaçamayacak olmasıdır.

Dolayısıyla bu sınırda gerçekleşen bir olaydan dışarıdaki bir gözlemci haberdar olamaz.

Bu nedenledir ki kara deliklerin doğrudan bir gözlemi yoktur.

Daha çok ola yufkunun dışında gerçekleşenler veya birleşmelerden ortaya çıkan gravitasyonel dalgalar incelenebilir.

Ola yufkunun şekli dönmeyen bir kara delik için tamamen küreseldir.

Fakat dönen bir kara delik için biraz daha basık bir geometriye sahiptir.

Dönmeyen, yüksüz bir kara deliği Schwarzschild metriyle ele alırız.

Ergosfer Genel görevliliğe göre dönen herhangi bir kütle etrafındaki uzay zamanını sürükleme eğilimi içerisindedir.

Bu etkiye çerçeve sürüklenmesi denir.

Dönen kara deliklerde etrafında bu olayın gerçekleştiği ergosfer adında bir uzay zaman bölgesi yer alır.

Etki o kadar güçlüdür ki olay ufkunun yakınında cismin sadece sabit bir şekilde durabilmesi için bile etkiye zıt yönde ışık hızından hızlı bir şekilde hareket etmesi gerekir ki bu da imkansızdır.

Karadeliklerde zaman yavaşlaması ve kırmızıya kayma.

Genel görevliliğe göre, ola yufkuna yakın bir nokta ile daha uzakta yer alan bir nokta arasında zamanlı farklılıklar oluşur.

Örneğin karadeliğin ola yufkuna yakın bir gözlemciye göre zaman, daha uzakta bulunan gözlemciye göre daha yavaş akacaktır.

Yani karadeliğe yakın kişinin geçirdiği yalnızca bir gün, uzaktaki kişinin geçirdiği bir yılı eşit, hatta keyfi olarak çok daha fazlasına eşit olabilir.

Burada genellikle yanlış anlaşılan zamanın yavaşladığı taraftaki davranıştır.

Karadeliğin ola yufkuna yakın olan kişi zamanda herhangi bir yavaşlama hissetmez.

Zaman yine normal bir şekilde akıyor gibi görünür.

Fakat ola yufkundan uzaklaşıp uzaktaki gözlemcinin yanına geldiği zaman ondan daha az yaşlandığını fark eder.

Göreli kelimesini bu türden bir karşılaştırmaya içerdiğine de dikkat edin.

Her türlü fiziksel olayın yavaşlaması sizin zaman algınızda aynı oranda yavaşlatacağı için fark edilebilir hiçbir değişiklik tecrübe edilmez.

Ta ki bir kıyaslama yapana kadar.

Bu konu son zamanlarda Yıldızlar Arası filmine konu olmuştur.

Aynı zamanda dışarıdaki bir gözlemci karadeliğe yaklaşmakta olan gözlemciyi izlerken ondan gelen ışığın kırmızıya kaydığını gözlemleyecektir.

Bu durum gravitasyonel kırmızıya kayma olarak adlandırılır.

Özetle karadeliğin ola yufkunun yakınlarından salınan bir foton, gravitasyonel kırmızıya kayma nedeniyle enerjisini kaybedecektir.

Aynı zamanda bunun tam tersi de doğrudur.

Yani bir foton karadeliğin ola yufkuna yaklaştıkça enerji kazanır, yani maviye kayar.

Foton Küresi Eğer fotonların karadelik etrafındaki hareketini düşünecek olursak, çok uzaktan geçenlerine etkilenmeden, biraz yakından geçenlerin rotasını değiştirerek, çok yakından geçenlerin

de üstüne düşerek hareket ettiklerini görürüz.

Karadeliğin üzerine düşmesiyle, rotasının değişmesi arasındaki özel bir noktada foton belirli bir yörüngeye oturur.

İşte bu sıfır kalınlıklı fiziksel, küresel sınırına foton küresi adı verilir.

Elbette ki fotonlar en ufak bir denge bozulması durumunda ya kara deliğin üzerine doğru düşmeye başlarlar ya da dışarıya doğru kaçacak bir rotaya doğru saparlar.

Yani fiziksel bir biçimde sürekli bu kürede kapana kısılmaları pek mümkün değildir.

Kara deliklerin zaman içerisinde madde toplayarak kütlelerini arttırması nedeniyle bu hayalin yüzeyinde zamanla değişeceği göz önüne alınırsa sonsuza kadar bu olanda hapsolmuş fotonların olmayacağı anlaşılabilir.

Kara deliklerin gözlemsel kanıtları Karadelikler madem hiçbir ışık saçmıyorlar, saçıyorlarsa da tespit edemeyeceğimiz düzeyde bu işi yapıyorlar.

Öyleyse varlıklarını nasıl biliyoruz?

Çok yerinde bir soru.

Fakat bir şeyin varlığından haberdar olmak için onu doğrudan görmemize gerek yoktur.

Örneğin düdüklü tencereleri ele alalım.

Sıkıca kapatılmış bir kaptır aslında bu.

İçini göremez, içindeki basınca dair bir ölçüm yapamazsınız.

Fakat içindeki basıncın değiştiğine düdüğünü ötmesi gözlemi sayesinde yapabilirsiniz.

Burada haklı olarak ama kara delikten dışarı bilgi çıkmazken burada çıkıyor diye düşünebilirsiniz.

Fakat burada sözünü etmeye çalıştığımız şey doğrudan içerinin gözleme olmamasına rağmen bir etkinin dışarıdan gözlemlenebileceğidir.

Kara deliklerde de durum benzerdir.

Her ne kadar o yufkundan itibaren onların ne olduklarına dair bir gözlem yapamasak da sebep oldukları etkilerin sonuçlarını görebiliyoruz.

Bu da bize orada karanlık bir şeylerin varlığını doğruluyor.

Üstüne üstlük etkilerin sonuçları üzerinden yaptığımız hesaplarla nasıl bir şey olduğunu da hesaplayabiliyoruz.

Fizik ve astronomi bilgimiz özellikle yıldız evrimi modelleri ve parçacık fiziği sayesinde oradaki cismi daha iyi tanımlamamıza olanak sağlıyor.

Karadelik etrafında dolunan yıldızların hareketi.

1995 yılından itibaren 1998'e kadar astronomlar Samanyolu'nun merkezindeki bir bölgede yıldızların hareketlerini inceledi.

İncelemeleri sırasında yaptıkları yörünge hesaplarından bu yıldızların 2.6 milyon güneş kütlesinde bir şeylerin etrafında dolandığı sonucunu çıkarttı.

Elbette böylesi devasa kütleye sahip bir cisim ancak bir kara delik olabilirdi.

Samanyolu'nun merkezinde yer alan bu cisme Sagittarius takım yıldızına yer alması sebebiyle Sagittarius A adı verildi.

Bugün Sagittarius A'nın Samanyolu'nun merkez bölgesine yer alan bir süper kütleri karadelik olduğunu biliyoruz.

Sonraki gözlemler bu karadeliğin 4.1 milyon güneş kütlesinde olduğunu göstermiştir.

Karadelik Birleşmesi Gravitasyonel Dalgalar 2015-200 döneminde LIGO Gravitasyonel Dalga Gözleme ve Einstein'in yaklaşık 100 yıl kadar öncesinde öne sürdüğü gravitasyonel

dalgaların varlığına dair ilk gözlemleri elde ettiğini duyurdu.

Elde edilen sinyaller teorik olarak öngörüleriyle uyuşuyordu.

Böylelikle Einstein'in genelgörülük teorisiyle kara deliklerin varlığı bir kez daha doğrulanmış oldu.

Yapılan gözlemle 36 güneş kütlesi, Ve 29 güneş kütlesinden 2 yıldızsal karadeliğin birleştiği hesaplandı.

Sonuçta ortaya çıkan karadeliğin kütlesi ise 62 güneş kütlesindeydi.

Aradaki 3 güneş kütlelik fark bize ulaşan gravitasyonel dalgalara dönüşmüştü.

Karadelik Fotoğrafı Oluyufku Teleskobu Uluslararası bir radyo teleskopa olan Oluyufku Teleskobu tarafından 2019 yılında ilk defa bir karadelik fotoğrafı çekildi.

Bu fotoğraf M87 galaksisinde.

merkezinde yer alan kara deliğin bir görüntüsü ve etrafında dolunan ısınmış gazın yaptığı ışıma görülüyor.

Bizden 55 milyon ışık yılı uzaklıkta yer alan eliptik galaksi M87'nin merkezindeki süper kütleli kara delik yaklaşık 6.5 milyar güneş kütlesinde.

Bu fotoğrafın çekilebilmesi için dünyanın farklı yerlerine dağılmış toplamda 8 radyo teleskop kullanıldı.

Bunların hepsi tek bir dev teleskopmuş görevi görerek Bu görüntüyü elde ettiler.

Bu görselde karadeliğin etrafında yutarak kendisini büyüttüğü materyaller görülüyor.

Burada yer alan gaz fazlaca ısındığından ötürü özellikle X ışını bölgesinde fazlaca ışıma yapıyor.

EHT'nin bulgularına ek olarak bu nedenle çeşitli dalga boylarına gözlemler yapıldı.

Ve bunu NASA'nın Chandra X ışını gözlem evinin yaptığı gözlemlerde dahildi.

EHT bu konu üzerine büyük bir ciddiyetle çalışıyor.

ve çeşitli çalışmalar yayınlıyorlar.

Bu keşifler karadelikleri ve Einstein'in kütleçekim teorisine olan anlayışımızı ciddi ölçüde şekillendirecek.

Toplanma diskleri ve aktif galaksi çekirdekleri Açısal momentumun korunma ilkesinden dolayı karadeliğe doğru düşmekte olan gaz disk benzeri bir yapı oluşturur.

Böylesi bir ortamda sürtünme açısal momentumun dışarı doğru aktarılmasına neden olarak maddenin daha da içeri sürüklenmesine ve dolayısıyla potansiyel enerjinin salınarak sıcaklığın artmasına neden olacaktır.

Isınan bu gaz özellikle X ışını bölgesinde güçlü bir ışıma yapar.

Bu ışımalarda teleskoplar tarafından test edilebilir.

Özellikle kuazaların ve diğer aktif galaksi çekirdeklerinin süper kütleli karadeliklerin etrafındaki böylesine yoğun ve parlak toplanma diskleri sayesinde kendi özelliklerini kazandığı düşünülmektedir.

2011 yılında ilk defa bir kuazalarda süper kütleli karadeliğin etrafındaki toplanma diskinin doğrudan gözlemi yapılarak bu fikir güçlendirilmiştir.

Mikromercekleme Parlak bir nesnenin önünden geçerken arkasındaki nesneden gelen ışığın rotasının etrafındaki uzay-zaman bükülmesinden etkilenerek merceklenmesi

prensibine dayanır. Gravitasyonel merceklenme olayına büyük galaksilerde ve galaksi tükümelerinde sıklıkla görülüp üzerine çalışmalar yapılsa da mikro merceklemiş şu anda sınırlarımızın ötesinde bir

gözlem gücü gerektirdiğinden henüz sadece kağıt üzerinde bir öneridir.

Fakat şu zamana kadar yapılan çalışmalar böylesi bir etkinin mümkün olduğunu ve gözlemin gerçekleşmesinin sadece zaman meselesi olduğunu göstermektedir.

Karadeliklerle ilgili sık sorulan sorular ve cevapları Karadeliğin içinde ne var?

Karadeliğin içerisinde ya da daha teknik bir ifadeyle olay ufkunun gerisinde ne olduğunu kimse bilmiyor.

Buradaki fiziksel şartlar başka hiçbir yerde göremediğimiz türden ekstrem şartlar.

ve bunu açıklayacak bir fizik şu anda elimizde olsa dahi bunun gözlemini yapamıyor, yeterli veri alamıyor olmamız nedeniyle bu soruyu cevaplandıramıyoruz.

Fakat giderek artan imkanlar ve bilimin gelişmesi bu konuda da zamanla yol kat edilmesini sağlıyor.

Ve bir gün buna da bir cevap bulacağız.

Buna rağmen görellilik teorisini kullanarak karadelikler gibi yüksek kütleçekim kuvvetine sahip gök cisimlerinin yakınlarında neler olması gerektiğini kestirmemiz mümkündür.

İlk olarak bir karadeliğin içine düşen bir astronotun deneyimlediği şeyler onun düşüşünü dışarıdan güvenle izleyen birinin ikinden fazlasıyla farklı olacaktır.

Karadeliğin muazzam kütle çekim kuvvetine fazlasıyla yaklaşan astronot gelgit kuvvetleri denen bir kuvvetin eskisi altında kalacaktır.

Yani vücudunun farklı kısımları farklı miktarda kütle çekim kuvveti deneyimleyecektir.

Örneğin bir karadeliğe balıklama 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 süper kütleli kara delik ise gel-git 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 karadeliğin sebep olduğu en önemli etki zaman genişlemesi denen kavramdır.

Bir astronotun karadeliğe düştüğünü gözleyen bir dış gözlemci, astronotun karadeliğin içine düşüşünü asla göremez.

Sanki sürekli bir düşme halindeymiş gibi görür.

Çünkü zaman algımızı yaratan, bir anı diğer andan ayıran unsurların başında gözümüze gelen ışığın sıralı doğası gelir.

Hareket eden biricisinden gelen ışık da farklı uzay zaman bölgelerinden geçerek gözümüze ulaşır ve hareket algısı yaratır.

Ancak karadeliğin kütle çekim kuvvetinden ışığın bile kaçamadığını söylemiştik.

Bu durumda ola yufkuna ulaşan bir astronotu izleyen bir gözlemci, astronotun ola yufkuna donak aldığını görecektir.

Çünkü artık hareket bilgisini taşıyan fotonlar gözüne asla ulaşamaz.

Karadeliklerden 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 evrenin farklı kısımlarını birbirine bağlayan uzay zaman tünelleri gibi düşünülebilir.

Bu tünellerin bir ucunda kara delikler diğer ucunda ise ak delikler bulunduğu düşünülmektedir.

Fakat karadeliklerin aksine solucan deliklerinin varlığı teorik olarak bile henüz tam olarak gösterilmemiştir.

Hatta fikri ilk olarak ileri süren fizikçiler bu solucan deliğinin stabil olarak açık kalabilmesi için gereken enerjinin aşırı büyük olduğunu göstermişlerdir.

Bu nedenle bu fikir spekülatif bir düşünce olarak varlığını korumaktadır.

Karadelikler ölür mü?

Karadeliklerin 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 Jakob Bekenstein çalışmaları ile tamamen değişmiştir.

Kara delikler etrafına Hawking ışıması adı verilen bir ışıma saçmaktadır.

Bu ışıma nedeniyle kara delikler teorik olarak yeterince süre tanındığında buharlaşma ismi verilen bir yolla yok olacaktır.

Yapılan hesaplamalar karadeliklerin yok olması için gereken sürenin 10 veya 100 milyarlarca yıl düzeyinde olduğunu göstermektedir.

Evrenimizin 13.8 milyar yıl yaşında olduğunu düşünülürse bu sürenin uzunluğu daha iyi anlaşılabilir.

Ancak bu buharlaşma karadeliklerle ilgili ilginç bir sorunu doğurur.

Karadelik bilgi paradoksu.

Eğer karadelikler 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 belirleyebiliyor olmalıdır.

Bu durumda karadelikler içindeki bilgiye ne olduğunu karadeliğe düşmeden önceki halinden çıkarsayabilmemiz gerekir.

Fakat bu durumda da karadelikler bilgiyi gerçek anlamıyla yok etmiyor demektir.

Bu paradoks halen çözülmeyi bekleyen bir soru işaretidir.

Bir karadelik kaç kilometre?

Boyutları ne kadar?

Bir karadelin kaç kilometre çapa sahip olacağı onun kütlesiyle alakalıdır.

Kütle ne kadar fazla olursa çapı da o kadar fazla olur.

Eğer dünyayı bir karadelik oluşturacak şekilde sıkıştıracak olsaydık çapı yalnızca 1.75 cm olurdu.

Eğer güneşi bir karadelik yapacak şekilde sıkıştırsaydık çapı 6 km olurdu.

Bunu bir Schwarzschild karadeliği için aşağıdaki formüllen hesaplayabilirsiniz.

Burada R ise karadeliğin yarı çapı, G Newton çekim sabiti, M cismin kütlesi, C ise ışık hızıdır.

Tüm galaksilerin merkezinde karadelik bulunur mu?

Her galaksinin merkezinde bir karadelik bulunmak zorunda değildir.

Fakat bulunuyor olması olasılıksal olarak manaldır.

Galaksilerin merkez bölgeleri dış kollara göre daha yoğundur.

Bu nedenle burada çabuk bir şekilde evrimleşip karadelik oluşturan yıldızlar aynı zamanda birbirlerine de yakın olduklarından dolayı çabuk madde toplamasını sağlar.

Böylelikle merkez bölgelerde özellikle süperkütleri karadelikler görmek şaşırtıcı değildir.

Bilinen en büyük karadelik hangisi?

Süperkütleri karadelikler 100 milyar güneş kütlelerine ulaşabilir.

Bilinen en büyük kütleli kara delikler 66 milyar güneş kütlesi ile ton 618 ve 45 milyar güneş kütlesi ile Hallberg 15A'dır.

Fakat bunlar dışında 100 milyar güneş kütlesinde kara delikler doğduğu düşünülmektedir.

Ve bunlardan birisi STSS J073739.96 artı 384413.2 kara deliğidir.

Ayrıca bu karadelikler öylesine büyüktür ki boyutları Güneş sisteminden de fazladır.

Plüton'u da sisteme dahil edecek olursak çapları boyunca yaklaşık 10 tane Güneş sistemi sığacağını söyleyebiliriz.

Güneş karadelik olacak mı?

Güneş'in kütlesi bir süpernova patlaması geçirip karadelik oluşturmak için yeterli değildir.

Dolayısıyla Güneş milyar yıllar içerisinde evrimini tamamladıktan sonra bir gezegenimsi bulutsu gerçekleşip geriye beyaz yüce bırakacaktır.

Dünyada kara delik var mı?

Hayır, dünyada bir kara delik yok.

Eğer gözümüzde bir toz dereceyi kadar görebileceğimiz bir kara delik olsaydı bu muhtemelen göreceğimiz son şey olurdu.

Kara deliklerin tarihi Kara deliklerin kısa bir tarihini şu şekilde sunmak mümkündür.

1783'de Jean Michel bazı yıldızların çekim gücünün ışığın kendilerinden kaçamayacak kadar büyük olabileceğini ileri sürdü.

1796 yılında Laplace tamamen bağımsız olarak Michel'le aynı sonuca ulaştı.

1854 yılında Riemann genel uzayın eğimi kavramını geliştirdi.

1916 yılında Einstein kütle çekiminin geometrik teorisini geliştirerek Newton'un büyük oranda tamamlanmamış teorisinin yerini aldı.

1916 yılında Karl Schwarzschild Einstein'den 3 ay sonra yayınladığı makalesinde siyah yıldız çözümünü keşfetti.

1931 yılında Chandrasekhar soğuk bir yıldızın maksimum kütlesini hesapladı.

1939 yılında Oppenheimer ve Sander tüm nükleer enerji kaynaklarının tükenmesi sonrasında yeterince büyük bir yıldızın sonsuza kadar kendi üzerine çökeceği sonucuna vardı.

1960'larda Schwarzschild'in çözümü nihayet anlaşıldı.

Dönmeyen saf uzayda oluşan tekillik ve bir ola yufku.

Kör tarafından genişletilen çözüme rotasyon özelliği de eklendi.

Neumann'sa çözüme yük kavramını ekledi.

1970 yılında Cygnus X-1 tarafından kara delik olmaya aday ilk gök cismi tespit edildi.

Bu bir nötron yıldızıydı ve X ışını saçıyordu.

1994 yılında Hubble teleskopu bazı yıldızların hızıyla ilgili veri toplarken sadece süper kütleli kara deliklerin varlığıyla açıklanabilecek bazı galaksiler keşfetti.

2016 yılında ilk defa birbiriyle çarpışan kara delikler kütle çekim dalgaları kullanılarak test edildi.

2019 yılında ise M87 galaksisinin merkezinde bulunan kütlesi güneşten 6.5 milyar kat fazla olan bir kara deliğin görüntüsü 8 ayrı radyo teleskopundan toplanan

verilerle oluşturuldu.

Kara delik 16 ışık saati genişliğinde.

Aslında bazı bilim insanları kara delik fikrinden hiç hoşlanmamıştı.

Bunlardan birisi de Albert Einstein'dı.

Çünkü ilk etapta bu devasa kütleli uzay zamanı sonsuz düzeyde büken cisimlerin nasıl oluştuğu bilinemiyordu.

Ancak sonradan yapılan çalışmalar karadeliklerin oluşum mekanizmalarını netleştirdi.

Öncelikle teorik verilerden yola çıkarak geliştirilen karadelik fikri sonrasına dolaylı gözlemlerle bol miktarda destekleyici topladı ve astrofizik camiasına kısa sürede bir görüş birliği oluştu.

Öyle ki kendi geliştirdiği denklemlerin karadelikleri teorik olarak doğruladığını gören Einstein, başta sevmediği fikri veri ışığında kabul etmek durumunda kaldı.

Einstein'ın geliştirdiği görülük teorisine göre çok miktarda cisim çok ufak bir noktada odaklandığında uzay-zaman düzleme aşırı miktarda bükülerek hiçbir şeyin kaçamayacağı bir kapan haline geliyor.

İşte buna karadelik adını veriyoruz.

Günümüzde halen karadeliklerle ilgili bilinmeyen çok fazla detay mevcut.

Örneğin bir cisim karadeliklerin içine düştüğünde ne oluyor?

Karadeliklerin evrenin oluşumunda bir rolü olabilir mi?

Bu sorular astrofizik ve astronomi bilimleri tarafından halen araştırılan aktif çalışma sahalarıdır.