Bin Gezegenli Kara Delik Sistemi Var
Japon astrofizikçiler galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin çevresinde binlerce gezegen dönebileceğini gösterdi. Öyle ki en tehlikeli kara delikler bile tıpkı Interstellar filminde olduğu gibi hayata elverişli Dünya benzeri öte gezegenler barındırıyor olabilir. Peki bin gezegenli kara delik sistemi nasıl oluşuyor ve bu gezegenler kara deliği saran tozlu birikim diskinde nasıl hayata elverişli oluyor? Kara deliklerle ilgili yeni çözülen 3 soruyu en küçük kara delik bulundu ve 70 Güneş kütlesindeki imkansız kara delik haberleriyle birlikte görelim.
Kara delikler hayata elverişli mi?
Kara delik olarak adlandırdığımız gökcisimleri içinden ışığın bile kaçamadığı oluşumlardır. Işık saçmadıkları için de ilk bakışta, Dünya benzeri bir gezegende yaşam oluşturmak için gereken enerjiyi sağlamazlar. Elbette galaksilerin merkezinde yer alan ve milyonlarca Güneş kütlesinde olan aktif süper kütleli kara delikler bol miktarda ısı, ışık ve radyasyon saçarlar.
Ancak, bu kez de yoğun radyasyonun gezegenleri yakıp kavurmasını beklersiniz. Dahası kara deliğin güçlü yerçekimi yüzünden, civar yıldız ve gezegenler de kara delik sistemi çevresinde saniyede 6944 km gibi müthiş bir hızda devinerek gezegenleri yörüngeden çıkarıp uzayın derinliklerine savurabilirler.
Nolan’ın ünlü Interstellar filmindeki Gargantua gibi kara delikler ise gezegendeki en yüksek dağları bile aşındırıp eriten 1 km yüksekliğinde gelgit dalgaları yaratarak ve gezegendeki her saniye için Dünya’da 1 günün geçtiği zaman yavaşlamasına yol açarak kara delik çevresindeki dünyaları evrenin geri kalanından koparabilir. Kısacası kara delikler hayata pek elverişli değildir! Öyleyse kara deliklerin çevresinde nasıl oluyor da binlerce gezegen meydana geliyor ve bunlar yaşamı destekleyebiliyor?
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
1. Japonların kara delik sistemi
Kagoşima Üniversitesi’nden Profesör Keyiçi Vada ile Yusuke Tsukamoto ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’nden (NAOJ) Profesör Eyiçiro Kokub galaksilerin merkezindeki aktif süper kütleli kara delikleri incelediler. Bunların çevresinde oluşan ve kara deliğe sarmallar çizerek düşen gaz ve toz bulutlarından oluşan dev birikim disklerinde binlerce gezegen oluşabileceğini gösterdiler.
Nitekim birikim diskleri galakside yeni güneş sistemleri oluşturan gezegen öncesi disklere çok benziyor. Güneş çevresinde ortaya çıkan gezegen öncesi disk yerine, kara delik çevresinde dönen birikim diski söz konusu oluyor. Hatta çok güçlü bir yerçekimine sahip olan süper kütleli kara delikler, onlarca yıldız sistemi oluşturacak kadar büyük birikim diskleri meydana getirebiliyor.
Nasıl ki gezegen öncesi diskler güneş çevresinde eski plakların yüzeyindeki kayıt izleri gibi iç içe geçmiş daireler halinde dönen gaz şeritleri üzerinde yeni gezegenler oluşturuyor, kara delik çevresindeki birikim diskleri de aynı süreçle gezegen doğuruyor.
Ancak kara delik sistemi kolay değil
Öncelikle uzaydaki gaz ve toz bulutlarının kendi ağırlığıyla çöküp merkezkaç kuvvetiyle düzleşerek gezegen öncesi disk oluşturabilmesi için yeterince soğuk olması gerek. Bunu bulutların ancak atmosferin üst katmanlarındaki soğuk havanın etkisiyle yoğuştuğu zaman su damlaları ve yağmur oluşturmasına benzetebilirsiniz. İkincisi yeni oluşan güneşlerin ısı ve ışığı, ayrıca güneş rüzgarı halinde uyguladığı radyasyon basıncı gazları gezegen oluşturmak yerine uzaya üfleyebilir.
İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük EnChroma
Öyleyse kara delik sistemi nasıl oluyor?
Bu konudaki en büyük yardımcı bizzat süper kütleli kara deliğin güçlü yerçekimi: Yerçekimi bir yandan birikim diskinin kara deliğe bakan kısmını hızlandırarak milyonlarca dereceye kadar ısıtıyor, öte yandan diskin dış kesimlerinde gaz akışını yavaşlatarak, yani mekanik etkiyle soğutuyor. Bu da diskin öte kenarında gezegen oluşumuna izin veriyor.
Buna ek olarak kara deliğin ısıttığı iç kesimler de X-ışınlarıyla parlayarak gezegenlerde yaşamın oluşması için gereken ısı ve ışığı sağlıyor. Zararlı radyasyona gelince: Bu kez de kalın ve yoğun gaz diski (uzaktan bakınca plak gibi yassı gözükse de diskin kenarları aslında en az bir güneş sisteminin sığacağı kadar kalın bir simittir) zararlı ışınları keserek sadece uygun miktarda ısı ve ışığın gezegene ulaşmasına izin veriyor.
Tabii uygun miktarda ısı ve ışık aynı zamanda disk üzerindeki gezegenin kara deliğe uygun uzaklıkta olmasını gerektiriyor. Oysa bu da sorun değil; çünkü süper kütleli kara delik diskinin dış kesimleri tehlikeli merkeze Plüton kadar ve hatta çok daha uzak olabilir (en az 4-5 milyar km). Ancak, biz galaktik merkezlerde yer alan en büyük süper kütleli kara deliklerden söz ediyorduk değil mi?
Japonlar güvenli uzaklık kısmını ayrıca hesapladılar ve dev birikim diskinin kara delikten 10 ışık yılı uzaktaki en dış kesimlerinde bile, Dünya’dan 10 kat kütleli olup Alt Neptün ve Süper Dünya sınıfına giren gezegenler oluşabileceğini ortaya koydular. Peki ya bir değil, binlerce gezegen oluşuyorsa?
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
Kara delik sistemi için 1000 gezegen
Nitekim öte gezegen araştırmaları, Dünyamızı barındıran Güneş Sistemi’nin biraz istisnai olduğu ve süper dünyaların galakside daha yaygın olduğunu gösteriyor. Yine de bu tür bir kara delik sistemi binlerce gezegen barındırabilir ve içlerinden biri de Dünya benzeri gezegen olabilir.
Normalde öte gezegenleri ya yıldızın önünden geçerken gölge yapmasına ya da gezegen kütlesinin, kendi ekseni çevresinde dönen yıldızın az da olsa yalpalamasına yol açmasına bakarak keşfederiz. Her durumda yıldız ışığında Doppler etkisine bağlı kaymalar olur. Bu da yeterli veri olması halinde gezegenin çapı, kütlesi ve yıldız çevresinde dönüş hızı gibi bilgiler verir. Böylece en azından gezegenin kütlesine bakarak kayalık bir dünya mı, yoksa gaz devi mi olduğunu anlarız.
Öte yandan aktif süper kütleli kara delikler bu yöntemlerle göremeyeceğimiz kadar uzaktadır (başka galaksilerde bulunurlar). Dahası uzaktan gözümüzü alacak kadar çok parlak olurlar. Kendi galaksimizde bizden yaklaşık 26 bin ışık yılı uzakta yer alan Sagittarius A* kara deliği ise kalın bir gaz ve toz tabakasının arkasında gizleniyor ve bildiğimiz kadarıyla gezegen içermiyor.
Yine de kara deliklerin bile yaşama elverişli olabilmesi özellikle de büyük kütleli gezegenlerde ortaya çıkabilecek farklı canlı türleri açısından (örneğin karbon yerine silisyum tabanlı yaşam), evrende yaşamın sanılandan daha yaygın olabileceğine dair insana heyecan veriyor.
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
2. En küçük kara delik bulundu
Kara delikler gerçekten çok küçük olabilir. Mikroskobik kara delikler ve asteroit boyunda mikro kara delikler mümkün. Ancak, kara delikler ne kadar küçükse o kadar hızlı buharlaşıyor ve biz de bu yüzden en küçük kara deliklerin evrenin 13,78 milyar yıllık tarihinde çoktan buharlaştığını düşünüyoruz. Öte yandan, yıldız kütleli kara delikler 1067 yılda buharlaşacaklar. Bizim de evrenin en küçük kara deliği bulundu derken kastımız en küçük yıldız kütleli kara deliğin bulunduğudur.
Peki bunun ne önemi var?
Bir cismin kara delik olup olmayacağı çapıyla kütlesine bağlıdır. Belirli bir çapta yeterli kütlesi olan bütün cisimler kara delik olur. Bu açıdan 1 çay kaşığı maddenin 10 milyon ton ağırlığında olduğu nötron yıldızlarının çapı da 10 km’nin altına düştüğünde bunlar kara deliğe dönüşüyor. Nitekim biz de geçenlerde en ağır nötron yıldızını tespit etmiş bulunuyoruz (2,7 Güneş kütlesi –> 2,7 M☉). Ancak, nötron yıldızından en hafif kara deliğe geçiş aşamasını bulamamıştık.
İlgili yazı: Gök Kancası ile Uzaya Sapan Taşı Gibi Yük Fırlatın
Kara delik sistemi bu yüzden önemli
Başta Ohio Devlet Üniversitesi, Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi ve Carnegie Bilim Kurumu Gözlemevleri Karanlık Evrenbilim Merkezi olmak üzere uluslararası bir bilim ekibi; sadece 3,3 Güneş kütlesinde olan bir kara delik buldu. Böylece teoride öngörülen, ancak bugüne dek tespit edilememiş olan en küçük kara deliklerden biriyle kara delik oluşum teorilerini kanıtladı.
Geriye kütleçekim dalgalarını gören LIGO gözlemevi ile küçük kara deliklerin birleşerek orta boy kara delikler oluşmasını görmek kalıyor. Tahminlere göre Samanyolu’nda en az 100 milyon kara delik var; ama en küçüklerin birleşerek orta boy kara delik oluşturma şansı, en büyük yıldız kütleli kara deliklerden daha düşük. Küçük kara deliklerin birleşme sıklığının ölçülmesiyle bu ince ayarın test edilmesi de astrofizikte önemli olacak.
Öte yandan, evrenin bebekliğinde çok sıcak olduğu ve gazla toz bulutlarının soğuyarak çöküp yoğuşmasının zor olduğu yıllarda aynı zamanda evrenin en büyük yıldızları oluştu. Hatta bunların merkezinde yüksek basınç yüzünden kara delikler oluşmuş olabilir! Kara delik çekirdekli yıldızlara yarım yıldız diyoruz ki bunların dış gaz katmanlarının kara deliğe düşerek yıldızın tümüyle yok olması 8 milyon yıl alabilir.
Astrofizikçiler eski yarım yıldızların izlerini görmek için de en büyük yıldız kütleli kara delikleri araştırıyor. Nitekim Profesör Todd A. Thompson, galakside öte gezegen gibi kara delik arayarak kara deliklerin yıldız ışığını Doppler etkisiyle bükmesine baktı ve bilinen evrenin en küçük kara deliğini bu şekilde keşfetti. Oysa bir de online medyaya göre oluşması imansız olan kara delik keşfi var:
İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt
3. 70 Güneş kütlesinde imkansız kara delik
Evrende 20 ila 100 bin Güneş kütlesindeki kara deliklere orta boy kara delik diyoruz. 100 bin-10 milyar M☉ olanlar süper kütleli ve +10 M☉ olanlar da ultra kütleli kara delik oluyor. Öte yandan, uzay çok büyüktür. Bu nedenle zayıf yerçekimine sahip yıldız kütleli kara deliklerin de birleşerek orta boy kara delik oluşturması da zor oluyor.
Öyle ki orta boy kara deliklerin 20 M☉ olan en büyük yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesiyle oluşması mümkün görünüyor. Çin Bilimler Akademisi astrofizikçileri de Çin’deki Şinglong Gözlemevi’nde olan Büyük Gök Alanı Çok Nesneli Fiber Stereoskopik Teleskop (LAMOST) ile 70 M☉ olan bir kara delik keşfettiler.
Aslında ABD ve İspanya’nın desteğiyle yapılan çalışmalar, kara delik çevresinde dönen ve Güneş’ten 8 kat kütleli olan bir yıldız ortaya çıkardı. Bu da LB-1 olarak adlandırılan kara deliğin kütlesinin Güneş’in 70 katı olduğunu ölçmeyi sağladı.
Daha sonra ve biraz da Çin camiasının bilimsel keşiflerde kendini gösterme hevesiyle medyaya bir duyuru yapıldı. Bu duyuruda kara deliğin oluşmasının imkansız olduğu; çünkü hiçbir yıldızın böyle LB-1’i oluşturacak kadar büyük kütleye sahip olamayacağı belirtildi.
Oysa imkansız kara delik yoktur
Çinlilerin bu beyanı yalnızca kısmen doğrudur. Bu tür kara delikler süpernova halinde patlayan yıldızlar yerine, sönünce direkt kendi içine çöken yıldızlardan oluşabilirler. Sonuçta yıldız patlamazsa daha büyük kısmı kara delik halinde çökecektir. İkincisi bu kara delik iki orta boy kara deliğin birleşmesiyle de oluşabilir. Hatta LB-1 uzaktan bakınca tek kara delik gibi görünen iki ayrı kara delik de olabilir! Kısacası kara deliklerde çareler tükenmez:
İlgili yazı: Gök Kancası ile Uzaya Sapan Taşı Gibi Yük Fırlatın
Kara delik sistemi için son söz
Kara delik sistemi olarak adlandırılan oluşumların binlerce gezegen barındırabilmesi, gezegenlerin yıldız sistemlerine özgü olmadığını gösteriyor. Aynı zamanda bu gezegenlerin yaşama elverişli olabileceğinden hareketle hayatın evrende sanılandan yaygın olabileceğine de işaret ediyor. En küçük yıldız kütleli kara deliğin bulunması ise nötron yıldızları ile kara delikler arasındaki kütle açığını kapatmış bulunuyor.
Geriye orta boy kara deliklerin küçük kara deliklerin birleşmesiyle oluşma sıklığını tekrar hesaplamak kalıyor. Orta boy kara deliklerin sayısı ile ölçebildiğimiz kadarıyla yıldız kütleli kara delik sayısı, şimdilik orta boyluların küçüklerden oluşma sıklığıyla bağdaşmıyor. Özetle evrende kara delik birleşmeleriyle açıklayamayacağımız kadar çok orta boy kara delik bulunuyor.
Belki kara delik birleşmelerinin yaydığı kütleçekim dalgalarını LIGO ile yanlış ölçüyoruz. Öyle ki orta boy kara delikleri olduğundan daha ağır biliyoruz (Mesela ışığın bükülmesine bağlı Doppler etkisi yüzünden).
Belki de evrende hem yeni kara delik oluşum türleri (direkt çökme) ve hem de yepyeni kara delik türleri var (yarım yıldız kalıntıları). Her durumda astrofizikte bizi heyecanlı bir dönem bekliyor. Örneğin, Dr. Sean Raymond’ın hesapladığı gibi, gelişmiş dünya dışı uygarlıklar 550 gezegenli yapay kara delik sistemi kurmuş olabilir mi? Biz de gökyüzüne bakarak uzaylı izleri görebilir miyiz?
Son kalan kara delik soruları
Peki kara deliklerin merkezindeki tekilliği neden dışarıdan göremiyoruz? Yoksa uzayın ışıktan hızlı aktığı kara delik için gösteren çıplak tekillik var mı? Peki varsa bu evrendeki neden-sonuç ilişkisini bozar mı? Onu da şimdi okuyabilir ve sicim teorisi açısından kara deliklerin saçına bakabilirsiniz. Evrenin gizemlerini aydınlatan yeni yazılarda görüşmek üzere iyi hafta sonları.
Kara delik çevresinde dönen 9 güneş
1Planet Formation around Super Massive Black Holes in the ActiveGalactic Nuclei (pdf)
2A noninteracting low-mass black hole–giant star binary system
3A wide star–black-hole binary system from radial-velocity measurements
