Kara delikler

Kara delik nedir?

Kara delik, büyük miktarda kütlenin çok küçük bir hacme sıkıştığı yerdir. Sonuçta kütleçekim öyle güçlenir ki belirli bir sınırı geçen hiçbir şey, ışık bile, geri çıkamaz.

Işık kaçamadığı için kara deliğin kendisi görünmez. Onları çevrelerinde olanlardan anlarız: görünmeyen bir şeyin çevresinde dönen yıldızlar ya da içeri doğru sarmal çizerken ısınıp parlayan gazlar.

Bu fikir, kütleçekimini kütlenin uzay ve zamanı bükmesi olarak tanımlayan Einstein'ın genel görelilik kuramından doğdu. Kara deliğin yakınında bu bükülme aşırı boyutlara ulaşır.

Olay ufku

Olay ufku, kara deliğin sınırıdır. Bu sınırın dışında yeterince hızlı hareket eden bir cisim hâlâ kaçabilir. İçinde ise kaçmak için ışıktan hızlı gitmek gerekir, bu da hiçbir şey için mümkün değildir.

Olay ufku katı bir yüzey değildir. Onu geçen bir yolcu o anda özel bir şey hissetmezdi, ama artık geri dönüş yolu kalmazdı.

Ufkun büyüklüğü kütleye bağlıdır. Güneş kütlesindeki bir kara deliğin olay ufku yalnızca yaklaşık 6 km çapında olurdu. Sagittarius A*'nın ufku ise yaklaşık 24 milyon km çapındadır; bu, Merkür'ün yörüngesinden küçüktür.

Yıldız kütleli ve süper kütleli kara delikler

Yıldız kütleli kara delikler, çok büyük kütleli bir yıldızın yakıtı tükenip çekirdeği çöktüğünde, genellikle bir süpernova patlamasıyla oluşur. Kütleleri çoğunlukla Güneş'in yaklaşık 5 ile birkaç düzine katı arasındadır. Galaksimizde yaklaşık 100 milyon tane olabileceği düşünülüyor, ancak bunların çok azı bulunabildi.

Süper kütleli kara delikler Güneş'in milyonlarca ile milyarlarca katı kütleye sahiptir ve büyük galaksilerin çoğunun merkezinde bulunur. Evrenin bu kadar erken dönemlerinde nasıl bu kadar büyüyebildikleri hâlâ araştırılıyor.

Gökbilimciler ayrıca bu iki grubun arasında kalan orta kütleli kara delikleri de arıyor ve birkaç güçlü aday bildirildi.

Galaksimizin merkezi: Sagittarius A*

Samanyolu'nun kalbinde, Yay takımyıldızı yönünde yaklaşık 27.000 ışık yılı uzakta, Sagittarius A* ("A yıldız" diye okunur) adlı süper kütleli bir kara delik bulunur. Kütlesi Güneş'in yaklaşık 4 milyon katıdır.

Varlığı, çevresinde dar yörüngelerde hızla dönen yıldızların yıllarca izlenmesiyle kanıtlandı. Bu çalışmaları yöneten Reinhard Genzel ve Andrea Ghez, 2020 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştı.

Sagittarius A* şu sıralar oldukça sakindir. Çok fazla madde yutmadığı için bazı galaksilerin parlak merkezlerine göre soluk kalır.

İlk görüntüler

Nisan 2019'da Olay Ufku Teleskobu (Event Horizon Telescope) ekibi bir kara deliğin ilk görüntüsünü yayımladı: yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki Messier 87 galaksisinin merkezinde bulunan, Güneş'in yaklaşık 6,5 milyar katı kütleye sahip M87*.

Olay Ufku Teleskobu tek bir çanak değil, dünyanın dört bir yanındaki radyo gözlemevlerinin birlikte çalıştığı bir ağdır. Bu sayede Dünya büyüklüğünde bir teleskop gibi davranır.

Görüntüde, karanlık bir merkezin, yani kara deliğin gölgesinin çevresinde parlayan sıcak gazdan bir halka görülür. Mayıs 2022'de aynı ekip Sagittarius A*'nın görüntüsünü yayımladı. Yaklaşık 1.500 kat daha az kütleli olmasına karşın şaşırtıcı derecede benzer görünüyordu; genel görelilik de tam olarak bunu öngörür.

Kütleçekim dalgaları

Einstein, hareket eden kütlelerin uzay ve zamanda kütleçekim dalgaları denen dalgalanmalar yarattığını öngörmüştü. Bu dalgalar Dünya'ya ulaştıklarında son derece zayıftır.

14 Eylül 2015'te ABD'deki iki LIGO dedektörü böyle bir sinyali ilk kez yakaladı. Sinyal, yaklaşık 1,3 milyar ışık yılı uzakta, Güneş'in yaklaşık 29 ve 36 katı kütleli iki kara deliğin sarmal çizerek birleşmesinden geliyordu. Bu keşif 2017 Nobel Fizik Ödülü'nü getirdi.

O günden bu yana LIGO, İtalya'daki Virgo ve Japonya'daki KAGRA yüzlerce birleşme kaydetti. Kütleçekim dalgaları artık kara delikleri incelemenin yeni bir yolu.

Yaygın yanlış bilinenler

Yanlış: Kara delikler her şeyi içine çeker. Aslında güvenli bir uzaklıktan bakıldığında bir kara delik, aynı kütledeki herhangi bir cisim gibi çeker. Güneş'in yerine aynı kütlede bir kara delik koysaydık Dünya aynı yörüngede dönmeyi sürdürürdü; yalnızca çok soğuk ve karanlık olurdu.

Yanlış: Kara delikler galakside dolaşan kozmik süpürgelerdir. Bilinen en yakın kara delik 1.500 ışık yılından daha uzaktadır ve bizim için bir tehlike oluşturmaz.

Yanlış: Kara delikler birer deliktir. Aslında son derece yoğun madde birikimleridir. Pek çoğu kendi çevresinde döner, bazıları da galaksilerinin çok ötesine uzanan güçlü parçacık jetleri fırlatır.