Karadelikler

Evrendeki en gizemli nesne nedir? Bu soruya pek çoğumuz hiç düşünmeden aynı yanıtı veririz: Karadelikler! Bu gökcisimleri, belki biraz da adlarından dolayı olsa gerek, çok ilgi çekiyorlar. Üstelik gökbilimcilere göre Güneş, Ay ve yıldızlar kadar gerçekler.Karadelikler, doğrudan gözlenemeseler de onlar hakkında birçok şey biliyoruz. Bu gökcisimlerinin, sanki bilimkurgu romanlarından fırlamamışlar gibi, çok ilginç özellikleri var.

Karadeliklerin var olabileceği düşüncesi, 200 yıldan daha eskiye gider. 1874'te, bir İngiliz din adam JohnMichell, kütleçekiminin ışık üzerinde etkisinin olup olamayacağını merak ediyordu. Ona göre, bazı yı ldızlar o kadar büyük ve buna bağl olarak da o kadar büyük kütleli olabilirdi ki, ışık bile onlardan kaçamazdı . John Michell'e göre, 500 güneş çarpı bir yıldız, ışığının kaçmasını engelleyecek kadar güçlü bir kütleçekimine sahip olabilirdi. Ne var ki, bu kadar büyük bir yıldız gerçekte varolamazdı . Bundan birkaç yıl sonra, ünlü Fransız matematikçi Pierre Simon de Laplace, aynı kanıya vardı . Michellve Laplace` ın kaynaklar , hiç kuşkusuz, Isaac Newton'un çalışmalarıydı . Newton, cisimlerin yere düşmesinin nedeninin, bu cisimlerin üzerinde etki eden ve kütleçekimi olarak tanı mlanan, görünmez bir kuvvet olduğunu açıklamıştı . Newton'un, ağaçtan yere düşen bir elmayı  izledikten sonra bu kanıya vardığı söylenir. Newton, kütleçekimini keşfetmekle kalmamış, iki cisim arasındaki uzaklık arttıkça aralarındaki kütleçekim kuvvetinin azaldığını da keşfetmişti. iki cisim arasındaki uzaklık iki katına çıktığında, kütleçekimi dörtte bire iniyordu. Ayrıca, Newton'un farkettiği bir başka gerçek de, kütlesi olan her cismin bir kütleçekiminin olduğu, yani bir başka cismi çektiğiydi. Kütleçekiminin keşfedilmesi, bilim adamlarının yıldızların ve gezegenlerin hareketlerini anlamasını sağladı . Bir cismin kütleçekiminin büyüklüğünün, kütleye ve uzaklığa bağlı olduğunu biliyoruz. Ancak, uzaklığı  hesaplarken, cismin kütle merkezine olan uzaklığını  ele almak gerekiyor. Dünya gibi küresel cisimlerde bu, tam merkezdedir. Biz gezegenimizin yüzeyinde durduğumuza göre, Dünya'nı n kütle merkezine olan uzaklığımız  onun yarı çapı kadardır. Dünya'nın yerçekimi kuvveti dev yıldızlarınkiyle karşılaştırılamaz; ancak, onun çekiminden kurtulup uzaya gidebilmek için bile epeyce enerji harcamamız gerekir. Olduğunuz yerde zıpladığınızda, ne kadar yükselebildiğinize dikkat ettiniz mi?

 Bir metre, belki yarım metre bile değil. Bütün gücünüzü kullansanız bile çok da fazla değişmez bu. Eğer bir cismin kütleçekiminden kurtulmak istiyorsanız, bu cismin kütleçekiminin büyüklüğüne bağlı olarak belli bir hızla zıplamanız gerekir.Örneğin, Dünya'nın kütleçekiminden kurtulup uzaya gitmek isterseniz, zıpladığınızda hızınızın saatte yaklaşık 40.000 km olması gerekir.

 Yıldızdan Karadeliğe

Bir yıldızın evriminden söz edilirken, onun da bizler gibi doğduğu, geliştiği ve öldüğü anlatılır. Yıldızlar, büyük oranda hidrojenden oluşan evrendeki gazın ürünüdür. Yıldızlar, evrende bu gazın yoğun olarak bulunduğu ve bulutsu ad verilen yerlerde doğarlar.Bulutsulardaki gazın bir araya gelip yıldızları oluşturmasınndaki etken de kütleçekimidir. Giderek sıkışan gazın en yoğun yeri olan çekirdeği, sıkışmayabağlı olarak zamanla ısınır. Sıcaklık yaklaşık 10 milyon dereceye ulaştığında, hidrojen atomlar birleflerekhelyuma dönüflmeye bafllar ve bu s rada bir yanürün olarak çok miktarda enerji ortaya ç kar. Bu enerji, kütleçekiminin ters yönünde bir kuvvet uygular ve yıldız daha fazla çökmekten kurtulur.Bu aşamada, yıldız doğmuş kabul edilir. Ortalama bir yıldız, milyarlarca yıl bu aşamada kalır; yani yaşar.Yıldızın yakıtı azaldığında, merkezinde de önemli miktarda çekirdek tepkimeleriyle meydana gelmiş madde oluşturmuştur. Bu madde, yıldızın büyüklüğüne bağlı olarak demir ve ondan hafif elementleri içerebilir. Yıld z, yakıtını tüketmeden önce, merkezindeki basınç ve sıcaklık arttığı için şişmeyemeye başlar. Yıldızın dış  katmanları  uzaya doğru itilir ve çap önceki çapının yüz katından fazla artar.Yaşamlarının bu son aşamasınndaki yıldızlara kırmızı dev denir. Genişledikçe yüzeyleri soğuyan yıldızlar, gerçekten de kırmızı görünür. Yıldızın yakıtı tükendiğinde, artık çekirdekteki enerji kaynağıda tükenmiş olur.

Yıldız, artık kütleçekimini dengeleyen bir kuvvet olmadığından aniden çöker. Bu sırada, dış  katmanlardaki maddenin bir bölümünü uzaya savurur. (Çok büyük kütleli yıldızlarda, bu olay çok güçlü bir patlamayla gerçekleşir ve yıldız bir süpernova olur.) Artık yıldız ölmüştür. Ancak, bizim asıl ilgimizi çeken bundan sonra neler olacağı .Aslında bundan sonra neler olacağı en baştan bellidir. Çünkü, ne olacağını yıldız n kütlesi belirler. Eğer bu yıldız bizim Güneş'imiz gibi küçük kütleli bir yıldızsa, yıldızın sonu bir beyaz cüce olmaktır.Bir beyaz cücenin bir çay kaşığı kadarı tonlarca kütleye sahiptir. Yıldızın, tepkimelerin meydana geldiği çekirdeği, 1,4 güneş kütlesinden fazlaysa, madde sadece nötronlardan oluşmuş bir nötron yıldızna dönüşür. Nötron yıldızı o kadar s kışıktır ki, atomlar oluşturan elektron ve protonlar da birleşerek nötronlara dönüşürler.

Bu aşamada birbirleriyle omuz omuza duran nötronlar, kütleçekimine karşı koyabilirler. Bir nötron yıldızından bir toplu iğne başı kadar madde alabilseydiniz, bunun kütlesi Dünya'nın en büyük tankerinin iki katına yakın olurdu. Yani, yaklaşık bir milyon ton! Bir nötron yıldızını oluşturan nötronları n, kütleçekimine karşı koyabildiklerini söylemiştik.Ancak, bunun da bir sınrı var. Yani, kütleçekimi her zaman galip geliyor. Yeter ki yeterince madde bulunsun. Yıldızdan geriye kalan maddenin kütlesi üç güneş kütlesini aştığında, nötronlar da artık bu kuvvete karşı  koyamıyorlar. Artık kütleçekimi zaferi elde ediyor ve madde evrendeki bilinen en gizemli ve karanlık gökcismine, yani bir karadeliğe dönüşüyor.

Karadeliklerin, gökadaların oluşumunda rol oynadıklar düşünülüyor. Birçok gökadanın merkezinde çok büyük kütleli karadelik bulunuyor.Gökadamız Samanyolu'nun merkezindeki karadeliğin kütlesi yaklaşık 2,5 milyon güneş kütlesi kadar. İnanılmaz geliyorsa, bir de yakınımızdaki gökadalardan biri olan dev gökada M87'ninmerkezindeki karadeliğe bakın. Bu gökadanın merkezindeki karadelik üç milyar güneşli kütlesinde!

Küçük Devler

 Kütleçekiminin kütle merkezinden uzaklaştıkça azaldığını söylemiştik. O halde, bir gökcismi çöktükçe yüzeyindeki kütleçekimi artar.Cisim ne kadar küçülürse yüzeyi merkeze o kadar yaklaşır. Bu da bir cismin, bu gökcisminin kütleçekiminden kurtulması için gereken hızın artmasını gerektirir.Güneş'in kütleçekiminden kurtulmak için gereken kaçış hızı ,yüzeyinde saniyede 620 km'dir.Güneş'in çapın öncekinin yarısı kadar olacak şekilde sıkıştırırsanız, kütlesi artmadığı halde yüzeyindeki kütleçekimi öncekinden % 40 fazlaolacaktır. Güneş'in çapını Dünya'nın çapıyla eşit büyüklüğe getirirseniz, kaçış  hızı saniyede 6500 km'ye çıkar. Gerçekte kütlesi yeterli değil, ama bir an için Güneş'in nötron yıldızına dönüştürdüğünü düşünelim. Bu durumda, kaç hızı ışık hızının (saniyede 300.000 km) yarısından fazla olur. Bir cismi öyle bir sıkıştıralım ki, ondan kaçmak için gereken hız ışık hızından fazla olsun. Burada, bir sorunla karşılaşıyoruz. Fizik kurallar gereği, hiçbir şey ışık hızından daha hızlı gidemez. Bu da, böylebir cisimden hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı anlamına gelir. Gerçekte, bir yıldızın karadelik olabilmesi için, yıldız öldükten sonra geriye kalan maddenin en azından 3 güneş kütlesinde olması gerekiyor. Beyazcüce, nötron yıldızı ya da karadelik olsun, bize en olağanüstü gelen şey, nasıl olup da maddenin bu kadar sıkıştırılabildiği. Eğer Dünya'yı  yeterince sıkıştırabilseydik, 1 santimetreden daha küçük çaplı bir karadelik olurdu. Üstelik bu da onun çapı değil, "olay ufku" olacaktı . Olay ufku, içine düşen hiçbir şeyin kaçamayacağı bölgenin adı . Daha iyi anlamak için, bir karadeliğe doğru düşen bir cisim düşünün. Bu cisim, olay ufkuna geldiğinde, buradaki kütleçekimi ancak ışık hızıyla giden bir cismin kaçabilmesine olanak tanır. Olay ufku geçildiğindeyse, ışık hızından daha hızlı hareket edilemeyeceğinden buradan kaçmak olanaksız olur. işte karadelikler bu nedenle içlerine düşen, daha doğrusu olay ufkunu geçen hiçbir şeyin geri dönemeyeceği gökcisimleridir.

İçeride Neler Oluyor?

Peki, olay ufkunun içinde ne olduğunu biliyormuyuz? Bu soru, yanıtlanması pek de kolay olmayan bir soru; ancak matematikçiler ve fizikçiler burada neler olup bittiğini açıklığa kavuşturmak için epeyce uğraşıyorlar. Karadeliği oluşturan maddeyi, artık çapıyla nitelemek olası değil. Ölmüş yıldızdan kalan bütün madde, "tekillik" denen, yoğunluğun sonsuz olduğu bir noktada toplanmış durumda. Artık, madde uzayda bir hacim bile kaplamıyor. Bu, kütleçekiminin maddeye karşı kesin zaferi olarak nitelendirilebilir. Bütün karadelikler, temelde merkezdeki tekilliği çevreleyen olay ufkundan oluşuyor. Ancak, karadeliklerin merkezindeki tekilliğin nokta biçimli olabilmesi gibi, halka biçimli olabilmesi de sözkonusu. Nokta biçimli tekillik, dönmeyen, durağan karadeliklerde bulunuyor. Halka biçimli tekillikse,dönen karadeliklerde bulunuyor. Halka biçimli karadeliklerde de halkanın yoğunluğu sonsuz. Yani,sonsuz incelikte bir halka bu.

Göreviniz Tehlike

Karadelikler evrende o kadar az yer kaplarlar ki,onlardan birinin içine düşmemiz neredeyse olanaksız. Ancak, bilimkurgu filmlerinde görmeye alışık olduğumuz gibi bir senaryo düşünebiliriz.Uzay gemisiyle yolculuk ediyorsunuz ve göreviniz bir karadeliği incelemek. Uzay geminizi karadeliğe güvenli bir uzaklıkta park ediyorsunuz ve içinizden cesur bir astronot karadeliği keşfe gidiyor. Uzaygemisindeki en cesur astronot sizsiniz.Kendinizi karadeliğin kütleçekimine bırakıyor ve giderek hızlanacak biçimde karadeliğe doğru ilerliyorsunuz. Karadeliğin olay ufkuna yaklaşana kadar olağandışı bir şey hissetmiyorsunuz. Ancak,olay ufkuna geldiğinizde, birinin sizi sanki ayaklarınızdan aşağıya doğru çektikini hissetmeye başlıyorsunuz. Ayaklarınız, başınızın çekildiği kuvvetten daha büyük bir kuvvetle içeri doğru çekiliyor. Küçük kütleli bir karadelikte, bu etki çok güçlüdür. Karadeliğin kütlesi arttıkça, bu etki azalır. Çünkü, karadeliğin çekim kuvvetindeki değişim daha yumuşak bir geçiş yapar. Yani,ayakların zdaki kuvvetle başınızdakii arasındaki fark dayanılabilir ölçüdedir. Neyse ki siz bunu bilerek,yaklaşık 10 milyon güneş kütlesindeki dev bir karadeliğe yaklaşmayı seçtiniz. Olay ufkunu geçtiniz ve artık geri dönüş yok.Olay ufkunun içini dışarıdan göremiyordunuz ama içeriden dışarıyı görmeniz için herhangi bir engel yok. Çünkü dışarıdan içeriye ışığın girmesi serbest. Ne var ki, dışarı baktığınızda, oradaki cisimleri oldukça ilginç görüyorsunuz.Einstein' n genel görelilik kuramına göre, kütlesi olan her cisim uzay-zamanın eğilmesine yol açıyor.Güneş: Uzay-zamanda sığ  bir çukur oluşturur.Beyaz Cüce: Güneş'e oranla çok daha yoğundur ve uzay-zamanda görece sığ  bir çukur oluşturur.Nötron Yıldızı: Uzay-zamanda derin ve kenarları dik bir çukur oluşturur. İçine düşen cisimlerin hızı  ışık hızının yarısına ulaşır. Karadelik: Bir karadelik uzay-zamanda öylesine derin bir bükülmeye yol açar ki, oluşturduğu çukur dipsiz bir kuyu gibidir. Karadeliğe yaklaşan bir cisim, onun güçlü kütleçekimiyle karşılaşır. Olay ufkunu geçtikten sonra, arıtık geri dönüş yoktur.

Einstein ve çalışma arkadaşı Nathan Rosen, karadeliklerin, başka bir evrene, bizim evrenimizden başka bir yere yada başka bir zamana açılabilecek kapılar olabileceğini öne sürdüler.Kuramsal olarak bu model kanıtlanabiliyor.Karadelikten giren cisim, ''akdelik''  olarak  adlandırılan bir başka yerden çıkıyor.Karadelik ve akdeliği birebirine bağlayan evrensel otoyola ''kurtdeliği'' deniyor.Karadelik ve akdelik, her ikisi de tek yönlü kapılardır.

Gördüğünüz, bu cisimlerin sanki kahkaha aynasından yansıyan görüntüleri. Bunun nedeni, karadeli¤in çok güçlü kütleçekiminin dışarıdan gelen ışığın bükülmesine yol açması . Olay ufkunun içinde ilerlerken, merkezdeki tekillik gözünüze ilişiyor. Ancak, içinde bulunduğunuz dönen bir karadelik. Yani, tekillik nokta değil halka biçiminde. Eğer böyle olmasaydı , nokta tekilliğin içinde kaybolup gidecektiniz. Burada, Einstein ve çalışma arkadaşları Nathan Rosen' n, böyle bir karadeliğin bir başka evrene aç labileceğini öne sürmüş olduğu aklınıza geliyor.Bu kuramsal otoyola Einstein-Rosen Köprüsü ya da"kurt deliği" deniyor. Yani, yolculuğunuz karadeliğin içinde bitmiyor. Halka biçimli tekilliğin ortasından geçerken, kendinizi bir anda başka bir evrende buluyorsunuz. Bu evrene açılan kapıya "akdelik"deniyor. Bazen akdelik başka evrene değil, bizim evrenimizde başka bir yere ya da farklı bir zamana açılabiliyor. Düşünsenize, normalde ışık hızıyla bile milyarlarca yılda gidilebilecek, belkli de başka türlü gidilemeyecek başka evrenlere göz açıp kapayıncaya kadar gidiveriyorsunuz. Siz karadeliğin içine yaptığnız yolculuğun heyecanına kapılmışken, büyük olasılıkla dışardaki arkadaşlarınızın neler yaptığını aklınızdan bile geçirmediniz. Uzaktan merakla sizi izleyen arkadaşlarınız, olay ufkuna yaklaştkça giderek yavaşladığınız gördüler. Bunun nedenini Einstein'in genel görelilik kuram açıklıyor. Bu kurama göre,kütlesi olan her cisim, uzay-zaman denen dörtboyutlu, yani üç uzay boyutu (en, boy ve derinlik) ve zamandan oluşan dokuyu tıpkı  ağır bir cismin üzerine konulduğu gergin bir çarşafmışcasına  çukurlaştırıyor. Kütle ne kadar büyükse, çukur o kadar derinleşiyor. Bir karadelikteyse, bu çukur dipsiz bir kuyuyu andırıyor. Siz karadeliğe doğru ilerlerken, uzay/zamandaki eğrilikten dolayı , aslında size göre normal ilerleyen zaman, onlara göre çok yavaşlıyor. Yani size göre olaylar normal akışında sürerken, onlar sizin için zamanın çok yavaşladığını görüyorlar. Bu durumda onlar sizden çok daha hızlı yaşamış oluyorlar. Siz karadeliğe yaklaştıkça bu etki artıyor. Genel görelilik kuramı gereği, arkadaşlatınız sizin karadeliğe düştüğününüzü hiçbir zaman göremeyecek.

 Eğer siz, karadeliğin yakınından bir yerden dönmeye karar verip de dönebilseydiniz,arkadaşlarınızı sizden daha yaşlı bulacaktınız. Biraz karmaşık gibi görünse de genel görelilik kuramına göre bu gerçek.Görünmeyeni Görmek!Peki, evrendeki en karanlık gök cisimleri olan karadeliklerin varlığını nasıl bilebiliyoruz? Onları doğrudan göremediğimiz doğru. Ancak, onların varlığını hem matematiksel kuramlarla, hem de gözlemlerle kanıtlayabiliyoruz. Karadelikler, evrenin ilk yerlilerinden. Yani daha gökadalar bile oluşmadan evrende karadeliklerin oluştuğu düşünülüyor. Karadelikleri ele veren, çok güçlü kütleçekimleri.Bu kütleçekimi karadeliğin çevresinde bazı etkilere yol açabiliyor. Örneğin, bir karadeliğin içine düşmekte olan madde çeşitli dalgaboylarında çok güçlü ışıma yapıyor. Evrendeki en parlak cisimler olan kuazarların, içine yoğun bir madde akışı  olan karadelikler nedeniyle oluştuğu düşünülüyor. Bir karadelik, güçlü kütleçekimiyle, yakınından geçen ışığı bir mercek gibi kırar. Eğer karadelik parlak bir gökcisminin, örneğin bir gökadanın önündeyse, bu gökadadan bize gelen ışıkta baz sapmalar olur ve gökadanın şeklinde bozukluk oluşur ya da gökada birkaç taneymşl gibi görünür. şimdiye kadar hiçbir akdelik gözlenmiş değil.Gökbilimciler, eğer varsa, akdeliklerin kolayca kendilerini yok edebileceğini düşünüyorlar.Bunların hepsi bilimkurgu gibi değil mi? Kurtdelikleri, akdelikler ve karadeliklerle ilgili öteki bilgilerimiz, matematiksel verilere dayanıyor.Yani, tüm bunlar kuramsal olarak olanaklı görünüyor. Ancak, bilimadamları yine de bu konulara biraz temkinli yaklaşıyorlar. Yani, matematiksel olarak olanaklı olmaları , onların mutlaka doğada da bulunacaklar anlamına gelmiyor. Karadeliklerin varlığıysa gerçek. Onlar hakkında birçok şeyi biliyoruz. Ancak, gizemlerini koruduklarıda açık.

Alıntı: 2002 Mayıs Bilim veTeknik dergisi ekinden alınmıştır. Yazı: Alp Akoğlu

Hiçbir yazı/ resim  izinsiz olarak kullanılamaz!!  Telif hakları uyarınca bu bir suçtur..! Tüm hakları Çetin BAL' a aittir. Kaynak gösterilmek şartıyla  siteden alıntı yapılabilir.

The Time Machine Project © 2005 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 -Turkiye/Denizli