Kara Delik-1 Kara delikler, Genel Görelilik Teorisi’nin temel bir öngörüsüdür (The Event Horizon Telescope Collaboration, 2019 akt. GR; Einstein, 1915). NASA’nın internet sitesinden edindiğim bilgilere göre: Kara delikler, bir zamanlar kendi kütlelerinin kuvvetlerinden dolayı içeriye doğru dağılan devasa yıldızlardır (2004). Kara delikte yerçekimi çok güçlüdür çünkü madde küçük bir alana sıkıştırılmış. Bir yıldız ölürken bu gerçekleşebilir (2018). 

---

Kara deliklerin üç katmanı vardır: dış olay ufku, iç olay ufku ve tekillik…

Kara deliklerin belirleyici bir özelliği olan olay ufku, uzay zamanındaki ışığın bile kaçamayacağı tek yönlü bir sınırdır (The Event Horizon Telescope Collaboration, 2019 akt. Schwarzschild, 1916). Kara deliği çevreleyen küresel bir yüzey olan olay ufkunun üzerinde kurtulma hızı ışık hızına eşittir. Olay ufkunun içinde ise kurtulma hızı ışık hızından daha büyüktür. Görelilik kuramına göre kütleli ya da kütlesiz herhangi bir cismin ışıktan daha hızlı hareket etmesi mümkün olmadığı için bir kez olay ufkunu geçip kara deliğe düşen herhangi bir cisim bir daha kara deliğin çekiminden kurtulup dışarıya çıkamaz. 

İç bölge ise tekilliğin merkezi olarak bilinir. Kara deliğin kütlesi burada yoğunlaşır.

Yine NASA’nın internet sitesindeki açıklamalarına göre: 

Hiçbir ışık çıkamadığı için insanlar kara delikleri göremezler.. Özel aletler içeren uzay teleskopları kara deliklerin bulunmasına yardımcı olabilir. Özel araçlar, kara deliklere çok yakın olan yıldızların diğer yıldızlardan nasıl farklı davrandığını görebilir (2018). Yani kara deliklerin etki alanları bu kadar büyük ve güçlü olmasaydı onları gözlemleme imkanımız olmayacaktı. 

---

Kara Delikler Nasıl Oluşur?

Bilim insanları, evren başladığında oluşan en küçük kara deliklerin zaten var olduğunu düşünüyor.

Çok büyük bir yıldızın merkezi kendi üzerine düştüğünde veya çöktüğünde yıldız kara delikleri ortaya çıkar. Bu olduğunda, bir süpernovaya neden olur. Bir süpernova, yıldızın bir kısmını uzaya fırlatan patlayan bir yıldızdır.

Peki Kara Deliklerin Büyüklükleri Ne Kadardır?

NASA’ya göre:

Kara delikler büyük veya küçük olabilir. Bilim insanları en küçük kara deliklerin sadece bir atom kadar küçük olduğunu düşünüyor. Bu kara delikler çok küçük ama büyük bir dağınki kadar kütlesi var. (Kütle, bir nesnedeki madde miktarı veya “madde” dir.) (2018).

Bilim insanları, kara deliğin yakıtının, tuzağa düşmüş olan gaz, yıldızlar ve deliğe çekilen toz olabileceğine inanıyor. Bir kara deliğe çekilen gaz, bir girdaba benzeyen deliğe doğru döner. Bir spektroskop kullanarak, Hubble Uzay Teleskobu, deliğe girişte dolandığında bu gazın hızını saatleme yeteneğine sahiptir. Gazın dönme hızı kara deliğin imzası olarak kabul edilir. Gazın hızını bilerek, kara deliğin kütlesi hesaplanabilir (2004).

Milyarlarca güneş kütlesine sahip kütlelerin yer aldığı süper kütleli kara deliklerin, neredeyse tüm galaksilerin merkezlerinde olduğu düşünülmektedir.

---

Kara Delik Çeşitleri Nelerdir?

1. Yıldız Kaynaklı Kara Delikler (Stellar-Mass Black Holes)

Bir yıldızın ömrü dolduğunda, kendisini yok eder. Büyük yıldızlar, yıldız kaynaklı kara delik oluşturabilirler.

Yıldızın çökmesiyle oluşan kara delikler, son derece yoğundurlar. Olağanüstü yerçekimi kuvvetlerinin etkisiyle kara delikler, yakınındaki galaksilerden çektikleri toz ve gaz ile boyutlarını büyütürler.

2. Devasa Kütleli Kara Delikler (Massive Black Holes)

Uzayda sayı olarak küçük boyutlu kara delikler fazla olsa da, devasa kütleli kara delikler daha etkilidirler. Devasa kütleli kara delikler kütle olarak Güneş’in milyarlarca katı büyüklüktedir.

Devasa kütleli kara deliklerin oluşma yolları üçe ayrılır. Bunlar:

• Böylesine kara delikler Samanyolu Galaksisi dahil olmak üzere birçok galaksinin merkezinde bulunurlar. Merkezde, boyutunu büyütebilecek kadar malzemeyi içerisine çekerek devasa boyutlara ulaşabiliyorlar.
• Yüzlerce hatta binlerce kara deliğin birleşmesiyle oluşabilirler.
• Büyük gaz bulutları ve bir grup yıldızın birlikte çöküşüyle oluşabilirler.

3. Orta Seviye Kara Delikler

Astronomlar kara deliklerin sadece küçük veya büyük boyutta olduklarını düşünüyorlardı. Fakat son araştırmalar orta büyüklükteki kara deliklerin var olabilme ihtimallerine ışık tuttu. Böylesine kara delikler bir yıldız kümesindeki yıldızların zincirleme olarak çarpışmasıyla oluşabiliyor. (2014 yılında astronomlar bir spiral galaksi kolundaki orta seviye kütleye sahip kara deliğin varlığını keşfettiler. Böylelikle varlıkları da teorinin ötesine geçmiş oldu.)

Bunu düşünmek ne kadar korkutucu olsa da Galaksimizin yakınında 3 büyük kara delik vardır.Bunlar:

A0620-00. Bu Monoceros takımyıldızına ait bir ikili yıldız sistemidir. Bu sistem, bilim adamının yıldız kütleli bir kara delik olduğuna inandığı iki ana objeden, bir dizi yıldızdan ve bilinmeyen bir kütleden oluşuyor. Bu sistem yaklaşık üç bin (3000) ışık yılı uzaklıktadır.

Cygnus X-1. Bu, Cygnus takımyıldızında bulunan galaktik bir X-ışını kaynağı türüdür ve bilim adamları tarafından kara delik olarak kabul edilir. 1964 yılında keşfedilen bu sistem, Güneşimizinkinden 15 kat büyüklüğünde olduğu tahmin edilen en çok çalışılan astronomik nesnelerdendir. Bu aynı sistem aynı zamanda Cygnus OB3 olarak adlandırılan bir yıldız birliğine de aittir. Bu, Cygnus X-1’in yaklaşık 5 milyon yıllık olduğu ve 40 güneş kütlesine sahip bir yıldızından geldiği anlamına gelir.

V404 Cygni. Bu ikili sistem ve on iki kütleye sahip bir kara delikten oluşur. Kara delik ve yıldız birbirine yakın mesafeden yörüngededir. Kara deliğin yoğun kütlesi nedeniyle (ve onların yakınlığı da), yıldız kara deliğin birikim diskine kütle kaybeder.

Aslında benim hayal ettiğim kara delik daha çok şuna benziyordu:   

                                                                        

Ancak NASA’nın 10 Nisan 2019’da yakaladığı ilk kara delik fotoğrafı şu şekildeydi:

(Bilim adamları, M87 galaksisinin merkezinin Event Horizon Telescope gözlemlerini kullanarak bir kara deliğin ilk görüntüsünü elde ettiler. Görüntü, yoğun çekimde, Güneş’ten 6,5 milyar kat daha büyük bir kara deliğin etrafındaki ışık bükülmesinden oluşan parlak bir halkayı göstermektedir.)

---

Peki NASA Yıllar Süren Araştırmalardan Sonra Bu İlk Fotoğrafı Nasıl Çekebildi?

Başarılı bir NASA çalışanı olan Ota Lutz’un yazısına göre; Bilim İnsanları, Event Horizon Teleskopu veya EHT olarak bilinen bir teleskop ağı oluşturdu. the Event Horizon Telescope veya VLBI olarak bilinen uzaktaki nesnelerin görüntülenmesine olanak veren bir teknik geliştirerek bir kara deliğin görüntüsünü yakalamak için yola çıktılar. Uzaktaki ve Dünya’dan küçük ve soluk görünen nesnelerdeki ayrıntıları görmek için, çok yüksek çözünürlükle mümkün olduğunca fazla ışık toplamamız gerekir; Bu nedenle geniş bir diyafram açıklığına sahip bir teleskop kullanmamız gerekir. Bu nedenle VLBI tekniğinin kara delik görüntüsünü yakalamak için çok önemliydi. VLBI, aynı anda aynı nesneye odaklanmak ve devasa bir sanal teleskop olarak hareket etmek için senkronize edilebilen bir dizi daha küçük teleskop oluşturarak çalışır. Bazı durumlarda, daha küçük teleskoplar aynı zamanda çoklu teleskop dizisidir. Bu tekniği kullanarak çekilen ilk fotoğrafla Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi de kanıtlanmış oldu.

(M87’nin merkezindeki karadeliğin Chandra X-Işını Teleskobu ile uzaktan çekilmiş bir fotoğrafı)

(Araştırma ekibinden Katie Bouman’ın bilgisayarında, söz konusu karadeliğin fotoğrafının ilk defa oluşturulduğu an ve o anki tepkisi)

İlk kez fotoğrafı çekilen kara deliğe, Hawaii dilinde “Derin, süslü karanlık oluşum” anlamına gelen “Powehi” adı verildi.

---

Bu arada fotoğrafın bulanık olmasının sebebi de bu kara deliğin çok küçük olmasıymış. Bu önemli gelişmeyle ilgili daha detaylı bilgi için şu videoya göz atabilirsiniz:

https://www.youtube.com/watch?v=S_GVbuddri8

---

Peki Bilim İnsanları neden “Kara” Delik demeyi tercih etti?

Bir kara delik ve bir yıldız birbirine yakın olduğunda, yüksek enerjili ışık üretilir. Bu tür ışık insan gözüyle görülemez. Işığı yansıtmadığı için de “kara” olarak nitelendirmişlerdir.

 Her ne kadar kara delikler gerçekten kara olsa da, madde içine düştüğünde, çok fazla ısınabilir, x-ışınlarında parlar.

Kara delik diye bir şeyin varlığını duyduğumdan beri Dünya’nın varlığının ve belki de insanoğlunun sonu kocaman bir kara delik tarafından Dünya’nın yutulması ile olacakmış gibi gelir bana. Ancak NASA’nın araştırmalarına göre bu mümkün değil:

  Dünya bir kara deliğe düşmeyecektir, çünkü Dünya’nın bunu yapması için güneş sistemine yeterince kara delik yoktur. Güneş ile aynı kütleye sahip bir kara delik güneşin yerini alacak olsa bile, Dünya hala düşmeyecekti. Kara delik güneşle aynı yerçekimine sahip olacaktı. Güneş kara delik yapacak kadar büyük bir yıldız değil.

Ayrıca kara deliğin içine girdiğimizde paralel evrenlere geçebileceğimiz, ışınlanabileceğimiz ve zamanda yolculuk yapabileceğimize dair teoriler üretilmiştir ancak teoriden öteye geçememişlerdir.

---

Merakı olanlar için kara deliklerin kısa bir tarihinden şu şekilde bahsedilebilir:

1. 1783’te John Michell, bazı yıldızların çekim gücünün, ışığın kendilerinden kaçamayacak kadar büyük olabileceğini ileri sürdü (“karanlık yıldızlar”).
2. 1796 yılında Laplace, tamamen bağımsız olarak Michell ile aynı sonuca ulaştı.
3. 1854 yılında Riemann, genel uzayın eğimi kavramını geliştirdi.
4. 1916 yılında Einstein, kütle çekiminin geometrik teorisini geliştirerek Newton’un büyük oranda tamamlanmamış teorisinin yerini aldı.
5. 1916 yılında Karl Schwarzschild, Einstein’dan 3 ay sonra yayınladığı makalesinde, “siyah yıldız” çözümünü keşfetti.
6. 1931 yılında Chandrasekhar, soğuk bir yıldızın maksimum kütlesini hesapladı.
7. 1939 yılında Oppenheimer ve Synder, tüm termonükleer enerji kaynaklarının tükenmesi sonrasında yeterince büyük bir yıldızın sonsuza kadar kendi üzerine çökeceği sonucuna vardı.
8. 1960’larda Schwarzschild’in çözümü nihayet anlaşıldı: Dönmeyen saf uzayda oluşan tekillik ve bir olay ufku… Kerr tarafından genişletilen çözüme rotasyon (dönüş) özelliği de eklendi. Newman ise çözüme “yük” kavramını ekledi.
9. 1970 yılında Cygnus X-1 tarafından kara delik olmaya aday ilk gök cismi tespit edildi. Bu bir nötron yıldızı idi ve X-ışını saçıyordu.
10. 1994 yılında Hubble Teleskobu bazı yıldızların hızıyla ilgili veri toplarken, sadece süper kütleli kara deliklerin varlığıyla açıklanabilecek bazı galaksiler keşfetti.
11. 2016 yılında ilk defa birbiriyle çarpışan kara delikler, kütleçekim dalgaları kullanılarak tespit edildi.
12. 2019 yılında ise, M87 galaksisinin merkezinde bulunan, kütlesi Güneş’ten 6.5 milyar kat fazla olan bir karadeliğin görüntüsü, 8 ayrı radyo teleskoptan toplanan verilerle oluşturuldu. Kara delik, 16 ışık saati (120AU) genişliğinde.

---

Yazar: Melis Tunç

KAYNAKÇA

Einstein A. 1915 Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften (Berlin: Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin)

Redd N.L. (2017). Einstein’s Theory of General Relativity, Science & Astronomy

Schwarzschild K. 1916 Sitzungsberichte der Königlich Preußischen Akademie der Wissenschaften(Berlin: Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin)

The Event Horizon Telescope Collaboration, (2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow and Mass of the Central Black Hole.The American Astronomical Society, The Astrophysical Journal Letters, Volume 875, Number 1 

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab0ec7

The Event Horizon Telescope Collaboration, (2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole.

The American Astronomical Society, The Astrophysical Journal Letters, Volume 875, Number 1 

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab1141

University of Arizona, “Black Hole Stellar Remains”, http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/lectures/blackhole.htm

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

https://www.eartheclipse.com/space/what-and-types-of-black-hole.html

https://evrimagaci.org/ilk-kara-delik-fotografi-ile-ilgili-bilmeniz-gereken-her-sey-7743