Astronomi Biliminin En Gizemlileri Kara Delikler

Yukarıdaki fotoğraf : https://www.bbc.com/turkce/haberler-dunya-47868739

Kara delikler uzayda olan hiçbir maddeyi hatta ışığı bile içine çekebilecek kadar büyük kütle çekim alanlarıdır. Astronomik tanımıyla büyük kütleli yıldızların süpernova patlamasıyla ölmesi sonucunda oluşan gök cisimleridir. Aslında kara delikler ölü yıldızlardır. Kara deliklerden ışık bile kaçamadığı için bir renkleri veya gözle görünür ışımaları yoktur bu yüzden kara olarak adlandırılır.                                                                                                                                                        

Fotoğraf : artstation.com/artwork/Qzm9z4

Kara delikleri ilk olarak 1915 yılında Einstein’ın genel görelilik teorisi tarafından öngörülmüştür. Kara delikler hakkında çok fazla kesin bilgi bilmiyoruz f kat bildiğimi ve emin olduğumuz kesin bilgi uzay zamanını bükebilen ve aşırı büyük kütlelere ulaşabilen ama herhangi bir ışınım yaymayan bir gök cismi olduğudur. Bir yıldızı termonükleer reaktör olarak düşünürsek bu reaktörün yakıtı yıldızın çekirdeğine kadar ulaşacaktır biz bu tepkimeye füzyon tepkimesi deriz. Bu şekildeki tepkimelerde hidrojen (H) gibi küçük atom numarasına sahip elementler birbirleriyle kaynayarak helyum (He) gibi daha büyük atom numarasına sahip elementlere dönüşürler ve bu kaynama sırasında etraflarına bolca enerji saçarlar ve bu enerji yıldızın içindeki atomları dışa doğru itmeye başlar. Ve bu şekilde yıldız etrafa dağılmaz. Fakat atomlarını etrafa saçarak ve yıldızın yine dağılmamasını sağlayan bir kuvvet daha vardır. Bu kuvvete biz kütle çekim kuvveti diyoruz. Yani atomlar arasında olan içe çekim kuvvetini füzyon tepkimesi ile dengelemektedir. Bu şekilde yıldız hidrostatik denge adı verilen bir denge halinde olur. Bildiğimiz kadarıyla kara deliklerin kütle çekimleri sonsuzdur, ama füzyon tepkimeleri sonsuz değildir. Yıldızlar nebulalardan yani gaz ve toz bulutlarından oluşurlar. Nebulalar ise daha önce ömrünü tamamlamış yıldızların etrafa saçtıkları gaz ve toz bulutlarıdır. Bu gaz ve toz bulutlarının içinde de belli miktarda hidrojen atomları bulunur. Yani nebulalardan oluşan yıldızların tüketebileceği yıldız miktarı sayılıdır. Bu yüzden yıldız hidrojen atomlarını tüketir. Bu yüzden ise füzyon tepkimesi yavaşalar ama kütle çekimi değişmez.  Kütleçekimi füzyon tepkimesine daha ağır basacağından dolayı hidrostataik denge bozulmaya başlar. Bu yüzden yıldız kendi içine doğru çökmeye başlar.

Fotoğraf: tr.wikipedia.org/wiki/Kara_delik

Yıldız kendi içine doğru çökmeye başladığında ağır elementlerde içe doğru çökmeye başlar. Bu yüzden atomların etrafındaki elektronlar birbirlerine fazlasıyla yaklaşmaya başlarlar. Bu nedenle diğer temel fiziksel kuvvetlerin etkisi ortaya çıkar. Bu atomlar birbirlerini itmeye başlar ve bu itiş kuvveti bir noktadan sonra kütle çekim kuvvetini geçer. Bu yüzden yıldızlar muhteşem bir güçle patlarlar. Biz bu patlamaya süpernova patlaması veya daha büyük patlamalarına ise hipernova adını veririz.

Süpernova patlaması

Fotoğraf : tr.wikipedia.org/wiki/Süpernova

Hipernova patlaması

Fotoğraf : cdn.mos.cms.futurecdn.net/YYxZ437xuecHgfdapcnPSM-970-80.jpg

Patlama anlarında etrafa bolca enerji ve atom saçılır. Bu enerji ve atom nebulalara dönüşür. Patlama noktasında yıldızın durabileceği iki nokta vardır. Yıldız kütlesine bağlı olarak gezegenimsi bir bulutsu oluşturup geriye bir beyaz cüce bırakabilir ya da, bir süpernova patlaması geçirerek nötron yıldızına da dönüşebilir. Fakat yıldızın kütlesi 20-40 Güneş kütlesinden fazla ise süpernova patlaması sonucunda yıldız kara deliğe dönüşebilir. Burada dikkat edilmesi gereken nokta şudur; yıldızın kütlesinin tamamı kara deliği oluşturmamaktadır. Yıldızın kütlesinin   yüzde 75’i gibi önemli bir bölümü süpernova patlamasıyla madde ve ışıma olarak dış ortama bırakılır. Mesela örnek olarak Güneş’i verebiliriz. Güneş ikinci nesil yıldızdır, nedeni daha önce patlamış olan bir yıldızın madde ve ışıma olarak dış ortama saçtığı maddeden oluşmuştur. Bu nedenle Güneş sisteminde demirden ağır elementler bulunabilir ve bu sayede hayat var olabilmiştir. Ama patlayan yıldızdan geriye kalan çekirdek içinde sıkışmış maddedir. Bu madde bazen farklı sınıfta yıldızlarda oluşturabilir. Ama kendi üzerine çöken yıldız az önce belirttiğimiz gibi belirli bir sınırın üzerindeyse kara delikler gibi akıl almaz gök cisimleri oluşur. Bu yüzden bu büyük kütleli cisimler uzay-zaman dokusunu normal kütleli cisimlere göre çok daha fazla bükerler.

Yıldızların Ölümü

Her zaman kara delikler yıldızların içlerine doğru çökerek süpernova patlaması sonucu oluşmaz. Çok büyük kütleli cisimlerin uzayda birbirlerine çarparak da oluşabilirler. Ancak en yaygın olarak bildiğimiz yıldızların içine çökmesi mekanizmasıdır. Bu tarz kara deliklere collapsar deriz. Tabii ki her yıldız kara deliğe dönüşmez, kara deliğe dönüşmesi için belli bir kütle üzerinde olması gerekir. Bu kütleye biz chandrasekhar limiti deriz. Bu limit kabaca 1.4 Güneş kütlesi kadardır. Fakat çoğu durumda 2 veya 3 Güneş kütlesi olarak da kabul edilir. Yani bu şu demek oluyor; bir yıldızın kara delik olabilmesi için Güneş’ten en az 1.4 kat büyük olması gerekiyor. Bu, kabaca, 2.784.488.001.602.417.000.000.000.000.000 kilogram veya 2.7 nonilyon kilograma denk gelir. Eğer Güneş’ten 3 kat daha küçük yıldızlar ölürse bembeyaz bir ışık küresine dönüşür. Biz bu küreye beyaz cüce adını veriyoruz. Beyaz cüceler oluşurken atasal adı verilen atasal yıldızının dış kısımları uzaya saçılır ve gezegenimsi nebulalar oluşur. Bu nebulalardan gezegenler doğabilir.

Kara deliklerin Çeşitleri

Bir kara deliğin oluşması için çok  yüksek yoğunlukta bir ortam gerekir.Günümüzde büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinde bu yoğun gerçekleşsede bildiğimiz üzere büyük patlama yani evrenin oluşum sürecinde böyle yüksek yoğunlukta bir ortam bulunmamaktaydı. Bu yüzden Evrenin ilk dönemlerinde  oluşan ama genellikle düşük kütleli ve normal şartlarda varlığını sürdüremiyecek kara deliklere  ilksel karadelik deriz.

Yeteri kadar kütleye sahip yıldızların süpernova patlaması geçirmesinin sonucunda  kalan kara deliklerdir.Bu tipte olan karadelikler madde yoğunluğundan dolayı genellikle galasilerin merkezlerinde bulunur.Biz bu tip kara deliklere süper kütleli kara delikler deriz.

İlksel kara delik        

Fotoğraf : astronomi.itu.edu.tr/astrofizik/ilksel-karadelikler

Süper kütleli kara delik

Fotoğraf: evrimagaci.org/super-kutleli-kara-delikler-nasil-olustu-8468

Bir kara deliğin yoğunluğunu şu şekilde düşünürsek; yoğunluk kütle bölü hacimdir. Yani kara delikler gibi muazzam derecede büyük olan gök cisimlerinin kütlesi çok büyüktür ama hacimleri de çok küçüktür bu ikisini böldüğümüz zaman muhteşem bir yoğunluk ortaya çıkar.

Böyle büyük bir yoğunla sahip bir gök cisminin uzay -zaman dokusunda müthiş bir etkisi vardır. Biz bu etkiye kütle çekim kuyusu deriz. Bu kuyu o kadar hızlı derinleşir ki ışığın hızı bile yetişemez.

Kara delikler içlerine maddeleri çektikçe kütleleri artar ve maddeler kara deliğin üzerine düşerken spiraller çizerler ve bu anda çok ciddi bir ışıma yapar. Bu ışımalar x-ışını bölgesinde yer alır. Ve aynı zamanda bir kara delik başka bir kara delikle birleşerek kütle çekim dalgalarının yayılmasına neden olabilir ve bu anda kütlesinin bir kısmını kaybedebilir.

Kaynaklar

evrimagaci.org/kara-delik-nedir-kara-delik-nasil-olusur-7748

Yazar: 9 Fen Sınıfı – Şimal Karataş