Kara delik nedir, özellikleri nasıldır, yapısı nedir? Olay ufku nerede başlar? Solucan deliklerinin özellikleri. Bu konularda tüm bilinenlerin anlaşılır açıklaması.
Kara Delikler
Bir kara deliğe düşmek hiç de hoş bir şey olmaz. Bütün uzuvlarınız gerilerek parçalanırken sizi dışarıdan izleyen arkadaşlarınıza da düşme anınız zamanda donmuş gibi görünür. Kara delikler ilk başta kaçış hızı ışık hızından büyük olan donmuş yıldızlar olarak düşünülmüştü. Artık Einstein’in uzay-zaman örtüsündeki delikler ya da tekillikler olarak ele alınıyorlar. Kesinlikle hayal ürünü değiller; galaksilerin merkezinde dev kara delikler gerçekten vardır. Bizimkinin merkezinde de var. Küçük olanları da ölü yıldızların hayaletleri olarak uzayda yer alıyorlar.
Bir topu havaya fırlattığınızda belli bir yüksekliğe kadar çıkar ve sonra düşmeye başlar. Ne kadar hızlı fırlatırsanız, o kadar yukarı gider. Eğer topu yeteri kadar hızlı fırlatırsanız, top Dünya’nın yerçekimini yener ve uzayda yol almaya başlar. Bunun gerçekleşmesi için gereken hıza “kaçış hızı” denir ve bu hız saniyede 11 km’dir (yani saatte yaklaşık 40.000 km’dir). Dün-ya’dan uzaklaşabilmek için roketlerin bu hıza çıkabilmesi gerekir. Eğer çok daha küçük olan Ay’ın yüzeyinde olsaydınız kaçış için gereken hız 2,4 km/s olurdu. Ama daha kütleli bir gezegende olsaydınız bu kez de kaçış hızı daha büyük olurdu. Eğer o gezegen çok çok kütleli olsaydı, o zaman kaçış hızı ışık hızını bile geçebilirdi ve bu durumda ışık bile onun kütleçekimsel çekişinden kaçamazdı. Böyle büyük kütleli ve yoğun olan, ışığın bile kaçamadığı nesnelere kara delik denir.
Olay ufku
Kara delik fikri 18. yüzyılda jeolog John Michell ve matematikçi Pierre-Simon Laplace tarafından ortaya atılmıştır. Einstein’in görelilik kuramlarını geliştirmesinden sonra Karl Schwarzchild kara deliklerin neye benziyor olabileceği üzerine çalışmıştır. Einstein’ın genel görelilik kuramında uzay ve zaman bir bütündür ve kauçuk bir örtü gibi davranır. Kütleçekim nesnelerin kütlesine göre bu örtüyü gerer, deforme eder. Ağır bir gezegen bir uzay-zaman çukurunda yer alır ve onun kütleçekim etkisi de çukura doğru yuvarlanırken hissedilen kuvvete eşittir. Bu kuvvet belki sizin uzayda ilerlediğiniz yönü değiştirir ve belki de sizi kendi çevresinde bir yörüngeye oturtur.
Öyleyse kara delik nedir?
Kara delik öylesine derin ve dik bir çukurdur ki ona belli bir mesafeden fazla yaklaşan her şey doğrudan onun içine düşer ve geri dönemez. O, uzay-zaman örtüsünde bir deliktir; basketbol potasının filesi gibidir – ama topunuzu asla geri çıkaramayacağınız bir file.
Eğer bir kara deliğin uzağından geçerseniz, belki rotanız ona doğru sapar ama içine düşmeyebilirsiniz. Ama ona çok yakınsanız, sarmal bir rota izleyerek içine düşersiniz. Aynı kaderi bir ışık fotonu da yaşayabilir. Böyle iki sonucu birbirinden ayıran kritik mesafeye “olay ufku” denir. Olay ufkunun içindeki her şey, ışık bile kara deliğe düşmeye mahkumdur.
Bir kara deliğe düşme süreci “çubuk makarnalaşmak” şeklinde betimlenir. Kenarlar çok dik olduğundan kara deliğin içinde çok güçlü bir kütleçekim gradyanı vardır. Umarım başınıza gelmez ama olur da düşerseniz, kara deliğe önce giren ayağınız başınızdan uzaklaşır, vücudunuz sanki bir işkence sehpasındaymışçasına birden gerilir. Buna bir de dönme hareketini ekleyin; bedeniniz, çatala doladığınız makarnaya yapışmış bir sakız gibi uzar. Pek hoş bir durum değil. Bazı biliminsanları yanlışlıkla bir kara deliğe düşen şanssız bir insanın nasıl kurtulabileceği üzerine kafa yormuşlar ve bunun bir yolunun kurşundan bir cankurtaran simidinin içine girmek olabileceğini düşünmüşlerdir. Eğer simit yeteri kadar ağır ve yoğunsa, kütleçekim gradyanına karşı durabilir ve bedeninizin bütünlüğünü koruyarak yaşamınızı kurtarabilir.
Kara Deliklerde Buharlaşma
Kulağa çok garip gelebilir ama kara delikler buharlaşır. 1970’li yıllarda Stephen Hawking kara deliklerin tümüyle kara olmadığını ve kuantum etkileri nedeniyle parçacık yaydığını ileri sürdü. Bu şekilde giderek kütle kaybeden kara delikler, büzüşür, küçülür ve sonunda yok olurlar. Kara deliğin enerjisi sürekli parçacık çiftleri ve onların karşı parçacık ikizlerini yaratır. Eğer bu olay ufkuna yakın gerçekleşirse, bazen parçacıklardan biri kara deliğe düşerken diğeri kaçabilir. Dışarıdan bakan birine kara delik (Hawking ışıması denen) parçacık yayıyor gibi görünür. Bu enerji yayımı kara deliğin küçülerek yok olmasına neden olur. Bu fikir hâlâ kuramsaldır ve kimse sonunda kara deliklere ne olduğu hakkında bir şey bilmiyor. Görece yaygın oluşları, bu sürecin uzun sürdüğünü -ki hâlâ varlıklarını devam ettiriyorlar- düşündürüyor.
Donmuş yıldızlar
Kara delik adı donmuş yıldızları tanımlayan daha akılda kalıcı bir ad olarak 1967’de John Wheeler tarafından takılmıştır. Donmuş yıldızların varlığı 1930’lu yıllarda Einstein ve Schwarzchild’in teorilerinde öngörülüyordu. Olay ufkunun yakınlarında uzay ve zamanın garip davranışı nedeniyle, içeri düşerken parlayan nesneler aynı zamanda yavaşlamış gibi görünmeliydi – çünkü ışık dalgalarının dışarıdan bakan gözlemciye ulaşması giderek daha uzun zaman alacaktı. Bir nesne olay ufkunu geçtiğinde dışarıdaki gözlemci zamanı gerçekten de durmuş gibi görür ve nesne olay ufkunu geçtiği anda zamanda donmuş gibi kalır. Buradan da kara deliklere (olay ufkunu geçme anında zamanda donmuş gibi kalındığı için) ilk başta donmuş yıldız deniyordu. Astrofizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar, kütlesi Güneş’in kütlesinden 1,4 kat daha büyük olan yıldızların en sonunda birer kara delik olacağını ileri sürmüştü. Ne var ki Pauli dışlama ilkesi nedeniyle beyaz cücelerin ve nötron yıldızlarının kuantum basıncından aldıkları destekle ayakta kaldıklarını artık biliyoruz. Kara delik olması için yıldızların kütlelerinin Güneş’in kütlesinin en az 3 katı olması gerekir. Donmuş yıldızlara yani kara deliklere ilişkin kanıtlar 1960’lı yıllara kadar gözlenememiştir.
Eğer kara delikler ışığı emiyorsa, onları nasıl görebiliriz?
Bunun iki yolu vardır. Birincisinde başka nesneleri kendilerine çektikleri için onları saptayabiliriz. İkincisinde kara deliklere düşerken gazlar ısınır ve yok olmadan önce parlar. İlk yöntem galaksimizin merkezindeki dev kara deliğin saptanmasında kullanılmıştır. Yakınından geçen yıldızların onun etkisine girerek yörüngelerinin basıklaşıp uzadığı gözlenmiştir. Samanyolu’nun merkezindeki dev kara deliğin yarıçapı yaklaşık 10 milyon kilometre (30 ışık saniyesi) ve kütlesi de bir milyon Güneş kadardır. Galaksilerin merkezlerinde yer alan böyle dev kara deliklere süper kütleli kara delik denir. Nasıl oluştuklarını bilemiyoruz. Ama galaksilerin gelişimlerini etkiledikleri biliniyor. Bu nedenle galaksilerin oluştukları andan itibaren var olabilirler ama belki de milyonlarca yıldızın zaman içinde düşmesiyle oluşmuşlardır.
Bir kara deliği görmenin ikinci yolu ona düşen sıcak gazların parlayıp yaydığı ışıkları saptamaktır. Evren’deki en fazla ışık yayan nesneler olan kuasarlar aslında çok uzaklarda bulunan ve merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerin yuttuğu gazlar nedeniyle parlayan galaksilerdir. Yalnızca birkaç Güneş kütlesinde olan daha küçük kara delikler de içlerine düşen gazların yaydığı X-ışınları sayesinde saptanabilir.
Solucan delikleri
Uzay-zaman örtüsündeki bir kara deliğin dibinde ne vardır? İddialara göre tek bir noktada sona ererler ya da gerçekten örtüdeki birer deliktirler. Ama kuramcılar iki deliğin birleştiğinde ne olabileceğini merak edip üzerine düşünmüşlerdir. Birbirine yakın iki kara deliği uzay-zaman örtüsünde asılı duran iki uzun tüp olarak zihninizde canlandırabilirsiniz. Eğer tüpleri alttan birleştirirseniz, kara deliklerden oluşan iki ağzıyla bir solucan deliğinin oluştuğunu düşünebilirsiniz. “Cankurtaranınızla” bir kara deliğe atlayıp diğerinden çıkabilirsiniz. Bu fikir bilimkurgu yapıtlarında uzay ve zamanda yolculuk yapmada sıkça kullanılır. Belki de solucan deliği tümüyle başka bir evrene açılır. Evrenleri birbirlerine bağlama olasılıkları sonsuzdur ama yanınıza “cankurtaran” simidinizi almayı unutmayın.
