içinde ,

Kara Deliklerin Gerçekten Var Olduğunu Bilmenin 8 Yolu

Kara delikler kulağa bilim kurgu gibi gelebilir ancak gerçek olduklarını kanıtlayacak önemli kanıtlar var. Astronomideki tüm garip kavramlar arasında kara delikler en tuhafı olabilir. Maddenin o kadar sıkı bir şekilde paketlendiği ve hiçbir şeyin, hatta ışığın bile geçemediği bir uzay bölgesi, bu karanlık dev oluşumlar oldukça ürkütücü bir görünüm sunuyor.

İçlerinde tüm fizik kurallarının yıkıldığı düşünülünce onları bilim kurgu malzemesi olarak görmek de cezbedici geliyor. Yine de evrende gerçekten var olduklarına dair hem doğrudan hem de dolaylı birçok kanıt var.

Einstein’ın Sağlam Tahmini

Teorik bir olasılık olarak, kara delikler 1916’da Karl Schwarzschild tarafından tahmin edildi. Schwarzschild kara delikleri Einstein’ın genel görelilik teorisinin kaçınılmaz bir sonucu olarak görüyordu. Başka bir deyişle, eğer Einstein’ın teorisi doğruysa ve tüm kanıtlar doğru olduğunu gösteriyorsa o zaman kara delikler var olmalıdır. Daha sonra, Cambridge Üniversitesi’ne göre, bir kara deliğe çöken herhangi bir nesnenin geleneksel fizik yasalarının yıkıldığı bir özellik gösterdiği görülünce Roger Penrose ve Stephen Hawking tarafından daha da sağlam bir zemine oturtuldu. Bu o kadar hızlı bir şekilde kabul gördü ki, Penrose, kara delik oluşumunun genel görelilik teorisinin sağlam bir tahmini olduğunu keşfettiği için 2020 Nobel fizik ödülünü almaya layık görüldü.

Detaylı Bilgi: Kara Delik yörüngesindeki bir yıldız, Einstein’ın tahminini doğruladı.

Kara deliklerin, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinin kaçınılmaz bir sonucu olduğu bulundu. (İmaj kredisi: Bettmann / Katkıda Bulunan)

Gama Işını Patlamaları

1930’larda Hintli astrofizikçi Subramanian Chandrasekhar, bir yıldız tüm nükleer yakıtını tükettikten sonra ne olduğunu inceledi. Bulduğu sonuç yıldızın kütlesine bağlıydı; bu yıldız gerçekten büyükse, örneğin 20 güneş kütlesi varsa, o zaman yoğun çekirdeği (ki bu da güneşin kütlesinin iki ya da üç katı olabilir) NASA’ya göre bir kara deliğe kadar çöker. Nihai çekirdek çöküşü, saniyeler içinde inanılmaz derecede hızlı gerçekleşir ve gama ışını patlaması şeklinde muazzam miktarda enerji açığa çıkarır. Bu patlama, sıradan bir yıldızın tüm ömrü boyunca yaydığı kadar enerjiyi uzaya yayabilir. Ve Dünya’daki teleskoplar, bazıları milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki galaksilerden gelen bu patlamaların çoğunu tespit etti; böylece aslında kara deliklerin doğuşunu görebiliriz.

Gama ışını patlaması. Kara deliklerin doğumundan kaynaklanan gama ışını patlamaları,. (İmaj kredisi: NASA/Swift/Cruz deWilde)

Yerçekimi Dalgaları

Kara delikler her zaman ayrı ayrı bulunmazlar, bazen çiftler halinde birbirlerinin etrafında dönerler. Bunu yaptıklarında, aralarındaki yerçekimi etkileşimi, uzay-zamanda yerçekimi dalgaları olarak dışa doğru yayılan dalgalanmalar yaratır (Einstein’ın görelilik teorisinin bir başka tahmini). Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalga Gözlemevi ve Başak interferometresi gibi gözlemevleriyle artık bu dalgaları tespit etme yeteneğine sahibiz. İki kara deliğin birleşmesini içeren ilk keşif 2016’da duyuruldu ve o zamandan beri çok daha fazla şey oldu. Detektör hassasiyeti arttıkça karadelik birleşmelerinin yanı sıra diğer dalga üreten olaylar da keşfediliyor: Dünya’dan 650 milyon ila 1,5 milyar ışık mesafesinde kendi galaksimizin çok ötesinde meydana gelen bir kara delik ile bir nötron yıldızı arasındaki çarpışma gibi.

Yerçekimi dalgaları, nötron yıldızları (İmaj kredisi: R. Hurt/Caltech-JPL)

Görünmez Yoldaş

Gama ışını patlamaları ve yerçekimi dalgaları üreten kısa ömürlü, yüksek enerjili olaylar gözlemlenebilir evrenin yarısında görülebilir ancak yaşamlarının çoğu için kara delikler, doğaları gereği neredeyse tespit edilemezlerdir. Herhangi bir ışık ya da başka radyasyon yaymamaları gerçeği, kara deliklerin gökbilimciler farkında bile olmadan kozmik yakınlarımızda gizlenebilecekleri anlamına geliyor. Yine de bu karanlık canavarları tespit etmenin kesin bir yolu var ve bu onların diğer yıldızlar üzerindeki kütleçekimsel etkileridir. Gökbilimciler, 2020’de HR 6819 olarak bilinen sıradan görünümlü ikili sistemi veya yörüngedeki yıldız çiftini gözlemlerken, iki görünür yıldızın hareketinde, ancak orada tamamen görünmez üçüncü farklı bir yıldız varsa açıklanabilecek tuhaflıklar fark ettiler. Güneşin kütlesinin en az dört katı olan kütlesini hesapladıklarında, araştırmacılar geriye tek bir olasılık kaldığını biliyorlardı. Kendi galaksimizin içinde sadece bin ışık yılı uzaklıkta, Dünya’ya en yakın keşfedilen bir kara delik olması gerekiyordu.

(İmaj kredisi: L. Calçada/ESO)

X-Işını Görüşü

Kara delikler için ilk gözlemsel kanıt 1971’de ortaya çıktı ve bu da galaksimizdeki ikili yıldız sisteminden geldi. Cygnus X-1 olarak adlandırılan sistem, evrenin en parlak X-ışınlarından bazılarını üretir. Bunlar kara deliğin kendisinden ya da NASA’ya göre kendi güneşimizin kütlesinin 33 katı kadar muazzam olan görünür yoldaş yıldızından kaynaklanmıyor. Aksine, madde sürekli olarak dev yıldızdan sıyrılıyor ve kara deliğin etrafındaki bir birikim diskine sürükleniyor ve NASA’ya göre bu beraberinde X-ışını yayıyor. HR 6819 ile yaptıkları gibi, gökbilimciler Cygnus X-1’deki görünmeyen nesnenin kütlesini tahmin etmek için gözlemlenen yıldız hareketini kullanabilirler. En son yapılan hesaplamalar karanlık nesneyi 21 güneş kütlesinde o kadar küçük bir alana yoğunlaştırdı ki, bu bir kara delikten başka bir şey olamazdı.

Süper Kütleli Kara Delikler

Yıldız çöküşü yoluyla yaratılan kara deliklere ek olarak kanıtlar, her biri milyonlarca hatta milyarlarca güneş kütlesinden oluşan süper kütleli kara deliklerin evrenin tarihinin başından beri galaksilerin merkezlerinde gizlendiğini gösteriyor. Sözde aktif gökadalar söz konusu olduğunda, bu ağır ağırlıkların kanıtları dikkat çekicidir. NASA’ya göre, bu galaksilerdeki merkezi kara delikler, ışığın tüm dalga boylarında yoğun radyasyon üreten yığılma diskleriyle çevrilidir. Ayrıca kendi galaksimizin merkezinde bir kara delik olduğuna dair kanıtlarımız da var. Bunun nedeni, o bölgedeki yıldızların o kadar hızlı (ışık hızının %8’ine kadar) hareket ettiklerini görmemizden dolayı son derece küçük ve kütleli bir şeyin yörüngesinde dönüyor olmalarıdır. Mevcut tahminlere göre, Samanyolu’nun merkezi kara deliğini 4 milyon güneş kütlesi civarındadır.

Galaksimizin merkezinde, süper kütleli bir kara delik var. Kütlesi güneşimizin yaklaşık 4 milyon katı. (İmaj kredisi: ESA–C. Carreau)

Spagettifikasyon

Kara deliklerin varlığına dair bir başka kanıt da spagettileşmedir. Spagettifikasyonun ne olduğunu merak edebilirsiniz. Bir kara deliğe düştüğünüzde olan şeydir: kara deliğin aşırı yerçekimi kuvvetiyle ince iplikler halinde gerilirsiniz. Neyse ki, bunun sizin veya tanıdığınız herhangi birinin başına gelmesi muhtemel değil, ancak süper kütleli bir kara deliğe çok yakın dolaşan bir yıldızın kaçınılmaz kaderidir..  Ekim 2020’de gökbilimciler bu parçalanmaya tanık oldular, parçalanırken talihsiz bir yıldızdan gelen ışık parlamasını gördüler. Neyse ki, spagettifikasyon Dünya’nın yakınında herhangi bir yerde olmadı, bunun yerine 215 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galakside gerçekleşti.

Kara Deliğin Doğrudan Bir Görüntüsü

Şimdiye kadar kara delikler için: bilim tarafından bilinen başka hiçbir nesne tarafından üretilemeyecek olan radyasyon patlamaları, yerçekimi dalgaları veya diğer cisimler üzerindeki dinamik etkiler gibi birçok sayıda dolaylı kanıt elde ettik. Son noktayı koyan Aktif Gökada Messier 87’nin merkezindeki süper kütleli kara deliğin doğrudan görüntüsü Nisan 2019’da geldi. Bu çarpıcı fotoğraf, tek bir aletten ziyade tüm dünyaya dağılmış geniş bir teleskop ağı olan Event Horizon Teleskobu tarafından çekildi. NASA’ya göre, ne kadar çok teleskop katılabilir ve ne kadar geniş aralıklı olursa, nihai görüntü kalitesi o kadar iyi olur. Sonuç olarak bu fotoğraf bize çevresindeki yığılma diskinin turuncu parıltısı ortasında 6,5 milyar güneş kütleli kara deliğin karanlık gölgesini açıkça gösteriyor.

Bir kara deliğin ilk doğrudan görüntüsü, kara daireyi çevreleyen sarı halka ile bir kara deliğin ilk doğrudan görüntüsü. (İmaj kredisi: Event Horizon Teleskop İşbirliği)

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir