KARA
DELİK
Kara delik kavramı ilk olarak 18. yüzyıl sonunda, Newton'un
evrensel çekim kanunu kapsamında doğmuştur denebilir. Fakat o dönemde mesele yalnızca “kaçış hızı” ışık hızından daha büyük olmasını sağlayacak derecede kütleli cisimlerin var olup olmadığını bilmekti. Dolayısıyla kara delik kavramı ancak 20.
yüzyıl'ın başlarında ve özellikle Albert Einstein'ın genel görelilik kuramının ortaya atılmasıyla fantastik bir kavram olmaktan çıkmıştır. Einstein'ın çalışmalarının yayımlanmasından kısa süre sonra, Karl Schwarzschild tarafından, “Einstein alan denklemleri”nin merkezî
bir kara deliğin
varlığını içeren bir çözümü yayımlanmıştı. Bununla birlikte kara delikler
üzerine ilk temel çalışmalar, varlıkları hakkındaki ilk sağlam belirtilerin gözlemlerini izleyen 1960'lı yıllara dayanır. Kara delik içeren bir cismin ilk gözlemi, 1971'de
Uhuru uydusu tarafından yapıldı.Uydu Kuğu takımyıldızının en parlak yıldızı olan Cygnus X-1 çift yıldızında bir X ışınları kaynağı olduğunu saptamıştı. Fakat "kara delik" terimi
daha önceden,
1960'lı yıllarda Amerikalı fizikçi Kip Thorne
vasıtasıyla ortaya atılmıştı. Bu terimin terminolojiye yerleşmesinden önce ise kara delikler için “Schwarzschild cismi” ve “kapalı yıldız” terimleri kullanıldı.
Kara delik, astrofizikte, çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan, kütlesi büyük bir kozmik cisimdir. Kara delik,
uzayda belirli nicelikteki maddenin bir noktaya toplanması ile meydana gelen bir nesnedir de
denilebilir. Bu tür nesneler ışık yaymadıklarından kara olarak nitelenirler. Kara
deliklerin, "tekillik"leri dolayısıyla, üç boyutlu olmadıkları, sıfır hacimli oldukları kabul edilir. Karadeliklerin içinde zamanın ise yavaş aktığı veya akmadığı tahmin edilmektedir. Kara delikler
Einstein'ın
genel görelilik
kuramıyla
tanımlanmışlardır. Doğrudan gözlemlenememekle birlikte, çeşitli dalga boylarını kullanan dolaylı gözlem teknikleri sayesinde keşfedilmişlerdir. Bu teknikler aynı zamanda çevrelerinde sürüklenen oluşumların da incelenme olanağını sağlamıştır.
Kara delik diğer astrofizik cisimleri gibi bir astrofizik cisimdir.
Doğrudan
gözlemlenmesinin
çok güç olmasıyla ve merkezî bölgesinin fizik kuramlarıyla tatminkâr biçimde tanımlanamaz oluşuyla nitelenir. Merkezî bölgesinin tanımlanamayışındaki en önemli etken, merkezinde bir "çekimsel tekilliği" içeriyor olmasıdır. Bu çekimsel tekillik, ancak bir “kuantum çekimi” kuramıyla tanımlanabilir ki, günümüzde böyle bir kuram bulunmamaktadır. Buna karşılık, uygulanan çeşitli dolaylı yöntemler sayesinde, yakın çevresinde hüküm süren fiziksel koşullar ve çevresi üzerindeki etkisi mükemmel biçimde tanımlanabilmektedir.
Boyutlarına göre kara delikler
Yıldızsal kara delikler
Yıldızsal kara delikler birkaç güneş kütlesi kadar bir
kütleye sahiptirler. Ölmekte olan bir yıldız, eğer Güneş’imizin üç mislinden
daha ağırsa, nötron yıldızı düzeyinde kalamaz, çekirdeğindeki tepkime ve
yoğunluk artması devam eder ve "kara delik" haline gelir. Yıldızsal
kara delik büyük (başlangıç olarak yaklaşık 10 güneş kütlesi kadar kütleli veya
daha fazla kütleli) bir yıldızın kalıntısının (artık maddesinin) çekimsel içe
çökmesinin ardından doğarlar. Yıldızın kalbinde termonükleer tepkimelerle yanma
tamamlandığı zaman, yakıt kalmadığı için, bir süpernova oluşur. Bu süpernova da
ardında hızla içe çökecek bir öz kısım bırakabilir.
Dev kara delikler
Dev kara delikler birkaç milyon ile birkaç milyar güneş
kütlesi arasında değişen bir kütleye sahiptir. Galaksilerin merkezinde
bulunurlar ve varlıkları bazen “akış”ların ve X ışınımının oluşmasına yol açar.
Bu yüzden bu galaksi çekirdekleri, yıldızların üst üste yer almasından oluşan
normal parlaklığa kıyasla daha parlak hale gelirler ve “aktif galaksi
çekirdekleri” adını alırlar. Galaksimiz Samanyolu da böyle bir kara delik
içerir ve bu kara deliğe yakın yıldızların son derece hızlı hareket
ettiklerinin gözlemlenmesi bu bulguyu doğrular.
Orta kara delikler
Orta kara delikler yakın zamanlarda keşfedilmiş olup,
kütleleri 100 güneş kütlesi ile 10.000 güneş kütlesi aralığında değişir. 1970’li yıllarda orta kütleli kara deliklerin
küresel yıldız kümelerinde oluştuğu hipotezi ortaya atılmış, fakat bu hipotezi
destekleyecek hiçbir gözlem elde edilememişti. 2000’li yılların gözlemleri
parlaklık-ötesi veya “ aşırı parlak X ışını kaynakları”nın varlığını ortaya
koydu. Bu kaynaklar hiç de dev kara deliklerin bulunduğu galaksi çekirdeklerine
bağlı görünmüyorladı. Ayrıca gözlemlenen X ışınları miktarı, “Eddington
limiti”ne (yıldızsal kara delik için maksimum limit) eşit bir oranla madde
katılımı göz önünde bulundurulduğunda, 20 güneş kütleli bir kara delik tarafından
üretilemeyecek kadar çoktu.
İlksel kara delikler
Mikro kara delikler veya kuantum kara delikleri de denilen
"ilksel kara delikler" çok küçük boyutlarda olan kara deliklerdir.
Bunlara “ilksel” adının verilme nedeni, Büyük Patlama sırasında oluştuklarının
sanılmasındandır. "İlksel kozmos"da küçük ölçekli aşırı
yoğunlaşmaların çekimsel içe çökmesiyle oluştukları sanılmaktadır. 1970’li
yıllarda ünlü fizikçilerden Stephen Hawking ve Bernard Carr kara deliklerin
ilksel kozmosdaki oluşum mekanizması üzerine araştırmalarda bulundular ve kara
delik kavramını geliştirerek "mini kara delik" adı verilen, yıldızsal
kara deliklere nazaran son derece küçük kara deliklerin bol miktarda bulunduğu
sonucuna vardılar.
Kara delikler evrendeki en kararlı ve en uzun ömürlü cisimler
olmalarına rağmen, sonsuza dek yaşayamazlar, Hawking ışınımı yaparak çok
yavaşça enerjilerini kaybederler. Hawking ışınımı elimizdeki teknoloji ile
saptanabilecek bir ışınım değildir.
