Evrendeki en garip, en sıradışı, en olanaksız… Tüm fizik kurallarını yıkıp geçen oluşum… Nedir?
Kara delikler…
Gerçekten. Fizik dünyasının, hatta bilim dünyasının en büyük ve ateşli tartışmalarının öznesidir.
Newton zamanına gidelim isterseniz önce. Evrensel Kütleçekim Yasasını öne sürdükten sonra elbette herkes bunu konuşur olmuştu. Bu yasayı yorumlayan farklı bilim insanları bir noktada bir sonuca varıyordu. Bir cismin kütlesi büyüdükçe kütleçekim etkisinin de artması gerekiyordu haliyle. Yani bu durumda bu dev cisimden uzaklaşmak isteyen herhangi bir şeyin çok daha hızlı hareket etmesi gerekiyordu. Yani cisim hayal gücünün sınırlarını zorlayacak bir kütleye sahipse, misal güneşimizden onlarca kat daha fazla kütleye sahipse ne olacaktı peki? Haliyle ışık bile kaçamayacaktı ondan…
İşte karadeliklerle ilgili ilk varsayımımız 400 yıl kadar önce bu şekildeydi. Bir karanlık yıldız. Çok da yanlış bir çıkarım değil. Hatta o zamana göre çok doğru bir çıkarımdı bu. Sadece bir cisim bahsettiğimiz kadar dev olduğu zaman olacaklardan habersizlerdi.
Çünkü ne olursa olsun ışığın bile kaçamadığı bir olgu çok da kabul edilebilir değildi. Işığın bile kaçamadığı bir “şey”. Çok uzun bir süre fizikle ilgili birçok bilim insanı, en büyük isimler bile bunun olası olmadığı görüşündeydi.
Ancak asıl tartışmalar yaklaşık 100 yıl önce başlayacaktı. Fizik dünyasındaki başka bir devrimle.
Tabi ki yine bu devrimin arkasındaki isimle.
ALBERT EINSTEIN!
Tekrar merhaba bay Albert.
Genel Görelililk Kuramı ile birlikte Einstein her şeyi değiştirmişti. Biliyorsunuz. Bol bol konuştuk bunları Zaman Nedir ve Uzay Boşluk Değil videolarında.
Uzay-Zamandan bahsetmiş ve evrenin bir “kumaşı” olduğundan ve bir cisim ne kadar büyükse bu kumaşı o kadar büktüğünü söylemişti. Hatta her şeyi bükecekti dev cisimler. Zaman da bükülüyor ve zaman da bir noktada durabiliyordu… Zamanı durdurmak. Neyse bahsedeceğiz.
Şimdi. Bu devrimsel teoriden yola çıkan Alman fizikçi Karl Scwarzchild de çok çılgın bir çıkarım yapıyordu. Bir cismin kütlesini sabit tutarak boyutunu olabildiğince, atomlar izin verdiğince küçültürseniz bu durumda yoğunluğu inanılmaz artacak ve uzay-zamandaki bükülme de o oranda artacaktı. Örnek vermek gerekirse. Güneşimizi ele alırsak. Güneşi çapı 3 km olacak şekilde ya da dünyamızı çapı 9 mm olacak şekilde yani standart bir tabanca mermisine sığacak kadar küçülttüğümüzde olabilecek şey bu. Yani öyle böyle bir bükülme değil bu. Yoğunluk bir noktada öyle bir seviyeye ulaşacak ki uzay-zaman “sonsuza” kadar bükülebilecekti. Sonsuzluk… Yani sonsuzluk sadece bizim yetersizliğimiz nedeniyle yaptığımız çıkarım. Yani dünya 9 mm olduğunda cisim uzay zamanı o kadar bükecek ki ışık bile kaçamayacağı için biz onu göremeyeceğiz. Işığın kaçamayacağı bu yoğunluk limitine de “olay ufku” diyoruz işte. Kara delik olgusunun çıkış noktası.
Fakat tüm bu varsayımlara rağmen, teorilerin desteklemesine rağmen hiç kimse böyle bir “şeyin” evrende var olduğuna inanmıyordu. Yani fizik kurallarını tamamen yıkan bir şeydi bu.
Ancak. Çok bilinmeyen bir isim. 19 yaşında Hintli bir genç. Subrahmanyan Chandrasekhar isimli genç bir dâhinin bu konuda söyleyecekleri vardı. Yıldızların iç yapısı ile ilgili yaptığı çalışmalar sayesinde Cambridge Üniversitesine kabul edilmiş ve 1930’lu yıllarda burada Beyaz Cücelerle ilgili çalışmaları bir ışık yakacaktı.
Beyaz cücelerden karanlık enerji videomuzda bahsetmiştik. Nükleer yakıtını tüketen bir yıldızın ölümü sonrasında ortaya çıkan varlık demiştik. Fakat bu yıldızların da küçülebileceği bir limit vardır. Kütlesinin bir kısmını bir tür patlama ile atıyor, kalan madde de sıkışarak yoğunluğu artmış küçük bir yıldız kalıntısına dönüşüyor. Bu limitin de nedeni var. Atomlar bir maddenin belli bir noktaya kadar küçülmesine izin veriyor haliyle. Yani bir beyaz cücenin boyutu dünya kadar fakat kütlesi güneş kadar olabilir. Bir küp şekerin birkaç ton ağırlığı olabildiğini düşünün.
İşte Chandrasekhar İngiltere’de çalışmalarını yürütürken herkes tüm yıldızların ömrünün sonunda bir beyaz cüce olduğunu, ömrünü bu şekilde tamamladığını düşünüyordu. Atomların sıkışabileceği bir limit olduğuna inanılıyordu çünkü.
Fakat Chandrasekhar’ın hesaplamaları çok farklı şeyler söylüyordu. Bu beyaz cücelerin de belirli bir kütle sınırını aştıktan sonra çökmeye ve sonsuzluğa doğru küçülmeye devam ettiği sonucu çıkıyordu.
Önceden bir yıldızın küçülebileceği limitin maksimum 10.000 km çapa denk geldiğine inanılırken Chandrasekhar bir yıldızın yaklaşık güneşimizin 1.4 katı büyüklüğe sahip olması durumunda kendi kütleçekim etkisine dayanamayacağını bulmuştu. Sonsuzluğa doğru çökmeye devam edeceğini.
İşte bu bir kara deliğin tanımıdır en basit haliyle.
Fakat elbette bu bulguları ciddi dirençle karşılanacaktı bilim dünyasında. Özellikle o zamanlar Chandrasekhar’ın bulunduğu Cambridge’de bulunan başka bir isim, Sir Arthur Eddington oldukça sert çıkacaktı bu bulgusuna. Eddington’ı hatırlarsınız. Einstein’ın destekçilerinden. Genel Göreliliği bir güneş tutulması ile kanıtlayan kişi. Fakat bu fikir ona bile çok çılgın gelmişti.
“Bir yıldız diyelim ki birkaç kilometreye kadar küçüldü. Bunda sorun yok. Ama bundan sonrası, sizin söylediğiniz şekilde sonsuza doğru küçülmesi en basit haliyle “absürttür”” diyecekti.
Chandrasekhar bunun üzerine çalışmalarına Amerika’da devam edecekti. Ve bu dönemde bilim dünyasında ortaya çıkan yeni ve çok çılgın bir bulgu bu iddiasını tekrar güçlendirecekti.
Atom çekirdeğinin proton ve nötronlardan oluştuğu ve elektronların da yörüngesinde bulunduğu biliniyordu. Ancak 1932 yılında sıradışı sıkışma durumunda elektronlarla protonların birleşerek sadece nötrondan oluşan bir yapı ortaya çıkarabileceği bulunacaktı.
Ve bu nötronun da daha da sıkışabileceği ve güneşimizden 1.4 kat büyük bir yıldız durumunda büyük bir patlama ile evrendeki en çılgın yapılardan biri olan bir “nötron yıldızına” dönüşebileceği teorik olarak kanıtlanacaktı.
Yengeç Bulutsusundaki bu nötron yıldızı gibi. Bu bulutsunun çevrelediği yıldız bir nötron yıldızıdır. Bir beyaz cücede 1 küp şeker birkaç ton ağırlığa denk gelebilir demiştik ya. Bir nötron yıldızında ise bir küp şekerin yüzmilyonlarca ton ağırlığa denk gelebildiğini düşünün.
Yani bir yıldızın ölürken beyaz cücede kalmayacağını biliyorduk artık. Onun da ötesi vardı. Nötron yıldızları.
Fakat burada da bir direnç oluşacak ve herkes artık bir yıldızın ulaşabileceği son nokta Nötron Yıldızıdır. Ötesi olamaz, imkansızdır diyecekti.
Burada ise bambaşka bir bilim insanının sesi yükselecekti. Tarihin en zeki, en tartışmalı, en çok sevilen ya da en nefret edilen bilim insanlarından biri… J. Robert Oppenheimer…
Oppenheimer, Oppenheimer. Manhattan Projesi, Atom Bombaları… Daha neler neler. Çok bahsedeceğiz ama şimdilik konudan sapmayalım.
Oppenheimer bu konuda kendi hesaplamalarını yapacak ve bir yıldızın bizim güneşimizin 3 katı büyüklüğe sahip olması durumunda ölürken nötron yıldızında da kalmayacağını hesaplayacaktı.
Fakat tartışmalar bitmiyor elbette. Başka ünlü bir isim John Wheeler Oppenheimer’a karşı çıkacak ve bir yıldız kütlesini kaybederken bizim güneşimiz kadar küçüldükten sonra çökme başlayacak ve sonunda ya nötron yıldızı ya da bir beyaz cüce olacak. Ötesi anlamsız diyordu!
Kimse kabul edemiyordu bu kadar garip bir şeyin var olabileceğini…
Tabi o da tüm bilim insanlarının yapması gerektiği gibi yine de çalışma yapıyor bununla ilgili. Neden olmayacağını açıklamak istiyor. Hatta gariplik odur ki “Kara Delik” terimini de literatüre kazandıran John Wheeler’ın kendisidir.
Fakat Wheeler bu işin içine girdikçe içinde kayboluyor. Tüm teorileri, genel göreliliği, kütleçekimi, uzay-zamanı kullanıyor. Ekliyor, çıkarıyor… Yok. Olmuyor. Kara Deliklerin olanaksızlığını kanıtlamak için çıktığı yolda tüm hesaplamalar tek bir şeyi gösteriyordu. Kara Delik diye bir şey olabilirdi. Hatta olması gerekiyordu. Başka açıklaması yoktu.
Hindistan’dan yola çıkan 19 yaşındaki bir gencin, Chandrasekhar’ın hayali gerçek olmuştu.
Ve uzun yıllar geçse de sonunda tüm çabaları takdir görecek ve 1983 yılında Nobel Fizik Ödülünü alacaktı.
Yani sonunda kara deliklerin varlığı artık su götürmez bir gerçekti. Üstelik artık nasıl oluştuklarını bile biliyorduk. Elimizde tam bir tarif vardı. Fakat bir şey eksikti.
Bir kara delik… Yani kanıt. Elimizde herhangi bir görüntü, varlığını kanıtlayacak hiçbir şey yoktu…
Artık yeni bir macera vardı karşımızda. Bir meydan okuma.
İlk kara deliği bulmak. Tüm bilim insanlarının hayali haline gelmişti en başlarda olasılıksız olduğu düşünülen bir olguyu bulmak… Kanıtlamak…
Bu da çok ayrı bir hikaye ama. Başka bir başarı hikayesi.
Kara delikler. Evrendeki en garip oluşumlardan biri demiştik en başta.
Fakat sadece ne olduğunu bilmediğimiz orada öylece duran garip bir canavar olmasının dışında bize çok başka kapılar da açacak, cevaplayamadığımız birçok sorunun cevabını bize sunacaktı.
Kara delikler gerçekten kara mı? Kara delikler gerçekten delik mi?
Üstelik.
Bilimin en önemli sorusunu biliyorsunuz değil mi? En büyük gizemi. Şu anda herkesin cevabını aradığı soru.
Kuantum fiziği ile Genel Görelilik teorisinin arasındaki boşluk.
Bu iki devrimsel olguyu birbirine bağlayacak teori.
Her şeyin teorisi…
İşte kara delikler bize bunun da cevabını verebilir. Hatta birçok cevabı da bize sundu.
Newton kadar, Einstein kadar, bugüne kadar neredeyse hiç bahsetmediğimiz bir isim sayesinde.
Stephen Hawking…
Uzun zamandır süren yolculuğumuzda artık kendisinden ve müthiş dehasından bahsetmenin zamanı geldi… Bir değil birkaç video, sayısını kestiremiyorum, oldukça fazla videoda bahsedeceğiz artık kendinden.
Ama isterseniz önce birlikte ilk karadeliği bulalım bir sonraki videoda. Çok vakit kaybetmeyelim zira Oppenheimer da bekliyor bizi değil mi?
Bitirmeden bu tip videoların uzun süre gelebilmesi, bilimin popüler olması, daha fazla kişinin bilim konuşabilmesi için, bebarbilim’in uzun süre varlığını sürdürebilmesi için Patreon ve Katıl Butonu üzerinden desteklerinizi bekliyorum. Daha önce de bahsettiğim gibi hazırladığım ve hazırlayacağım tüm videolar sürekli herkese açık olacak ancak destekleriniz çok önemli…
Ancak ne olursa olsun.
Her zaman söylediğim gibi.
Tekrar görüşene dek.
İyi ki varsınız!
Kaynaklar:
https://www.space.com/15421-black-holes-facts-formation-discovery-sdcmp.html
https://astronomy.com/magazine/2019/08/a-brief-history-of-black-holes
http://history.amazingspace.org/resources/explorations/blackholes/lesson/whatisit/history.html