Bilinen Evrenin En Aşırı Üç Kara Deliği

Kara delikler uzaydaki en sıra dışı gökcisimleri arasında yer alıyor ama onların içinde bile öne çıkan aşırı örnekler var. Bu yazıda evrenin en büyük, en parlak ve kendi çevresinde en hızlı dönen kara deliklerini göreceğiz. Evrenin aşırı uçlarda gezinen üç kara deliği başta yerçekimi olmak üzere, fizik yasalarını kesin olarak test etmemizi sağlıyor. Öyleyse evrende kaç tür kara delik var?

Kara deliği anlamak

Kara delikler uzayda bulabileceğiniz en yüksek yoğunluklu cisimlerdir ve nükleer yakıtını tüketen yıldızların sönen ağır çekirdeğinin, kendi üzerine çöküp aşırı ölçüde sıkışmasıyla oluşurlar. Örneğin, Dünya’yı kara deliğe dönüştürmek isteseydik 12 bin 742 km çapında ve 5 milyon 972 bin kere milyar kere milyar ton kütlesindeki gezegenimizi bowling topu boyuna indirgememiz gerekirdi.

Nitekim kara delikleri maddi cisim olarak tanımlamak bile yanıltıcıdır. Bunlar merkezinde sonsuz küçüklük ve yoğunluk ya da sonsuza yakın yoğunlukta tekillikler barındıran aşırı çarpık uzay-zaman bölgeleridir.

Kara deliklerin dış sınırı ise olay ufkudur ki buradan kaçış hızı ışık hızını aştığı için olay ufkunu kara deliğin yüzeyi olarak tanımlarız; ama aslında matematiksel bir sınırdır. Kara deliklerin fiziksel yüzeyi yoktur. Öyle ki aşırı yoğun tekillikte uzay ve zaman bile anlamını yitiriyor. Biz de bundan yola çıkarak evrendeki teorik ve gerçek kara delik türlerini görelim. Sonra da en aşırı üç kara deliğe geçelim:

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Büyüklüğüne göre kara delikler:

1. İlkin kara delikler evreni doğuran büyük patlama sırasında oluşmuştur. Bunlar Dünya kütlesinde veya daha hafif olurlar. Kara delik ne kadar küçükse (ne kadar düşük kütleliyse) o kadar hızlı buharlaşacağı için günümüzde bunlar az sayıda olmalı. Bugüne dek doğada görülmediler. Bir ara karanlık maddeyi oluşturduklarını sanıyorduk ama bu teori çürütüldü.
2. Yıldız kütleli kara delikler genellikle süpernova halinde patlayan yıldızların çekirdeğinin çökmesiyle oluşur. Bazen yıldız patlamadan da çökebilir. Yıldız çekirdeği yıldız kütlesinin tamamını oluşturmadığı için bunlar 4 ila 15 Güneş kütlesinde olur.
3. Orta boy kara delikler 15 ila birkaç bin Güneş kütlesindedir. Bunlar yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesiyle oluşur.
4. Süper kütleli kara delikler 1 milyon ila 40-60 milyar Güneş kütlesine sahiptir. Orta boy ve yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesiyle oluşur. Süper kütleli kara deliklerin tam olarak nasıl oluştuğu hâlâ tartışmalıdır; ama bildiklerimizi aşağıda göreceğiz.

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Özelliklerine göre kara delikler

Her durumda kara deliğe düşen madde ve enerji geri gelmez. Ta ki kara delik uzak gelecekte buharlaşana dek (1 Güneş kütlesindeki bir kara deliğin buharlaşma süresi 10⁶⁷ yıl olup bu süre 13,78 milyar yıllık evrenimizin yaşından çok uzundur!).

Bu nedenle kara deliklerin dışarıdan bakınca sadece üç özelliği vardır: Kütlesi, spini (dönme yönü ve hızı) ve elektrik yükü. Nitekim astrofiziksel olarak kara delikleri üçe ayırırız.

1. Schwarzschild kara deliği veya statik kara delik kendi çevresinde dönmez, elektrik yükü de yoktur. Einstein’ın görelilik denklemlerinden çıkan teorik bir kara deliktir.
2. Kerr kara deliği doğada bulunur. Bu kendi çevresinde dönen, ama elektrik yükü olmayan kara deliktir. Sadece spin ve kütlesi vardır. Interstellar filmindeki Gargantua gibi.
3. Elektriklik yüklü kara delikler ise iki alt türe ayrılır. Kendi çevresinde dönmeyen yüklü kara delikler (Reissner-Nordstrom kara deliği) ve kendi çevresinde dönen yüklü kara delikler (Kerr-Newman) kara deliği. Evet, artık temel kara delik bilgisiyle donandığımıza göre evrendeki en aşırı üç kara deliği görebiliriz. Aşırı uçlar fiziği test etmemizi sağlar:

İlgili yazı: Düz Dünya Teorisini Çürüten 12 Kanıt

 

1. Evrenin en cüsseli kara deliği

Gökbilimcilerin doğrudan ölçtüğü en cüsseli kara delik, bizden 825 milyon ışık yılı uzaktaki süper dev eliptik galaksi HOLM 15A merkezinde yer alan ve 40 milyar Güneş kütlesinde olan süper kütleli kara deliktir. Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam kara deliklerin cüsseli olması ilginç bir şey değil ki! Tamam, 40 milyar Güneş kütlesine erişmiş, aferin; ama bu neden önemli?”

Bu aslında büyük marifet; çünkü sanılanın aksine, kara delikler evrendeki her şeyi emip yutan dev elektrikli süpürgeler değildir, yani bir kara deliğe düşmek ve dolayısıyla bir daha dışarı çıkamamak için olay ufkuna çok yaklaşmanız gerekir.

Bilim insanları da bu yüzden en cüsseli (kütleli) kara deliklerle özel olarak ilgileniyorlar: Bu kara delikler civardaki gaz ve toz bulutlarını yutarak büyüyor. Kara deliğin kütlesi ne kadar artarsa çapı da o kadar büyüyor. Elbette Holm 15A gibi en eski dev galaksilerde, kara deliklerin merkeze çöken büyük gaz bulutlarıyla çok sayıda yıldızı yutarak devleşmeye vakti oluyor.

Ancak, normalde kara delikler en yakındaki gaz ve toz bulutlarını yuttuğunda çevresini de temizlemiş oluyor. Bu noktadan sonra büyüyüp örneğin, 40 milyar Güneş kütleli bir süper kütleli kara deliğe dönüşmesi için ekstra bir mekanizma gerekiyor.

Birleşen kara delikler ve kütleçekim dalgaları

İlgili yazı: Biyonik Böbrek ile Diyaliz Derdine Son

 

Kara deliği büyüten mekanizma

Kara delikler hayatına 3 Güneş kütleli küçük cisimler olarak başlar ve zamanla büyürler. 20 illa 30 Güneş kütlesine eriştiklerinde artık orta boy kara deliklerdir. Bu saatten sonra bir kara deliği büyütmenin en iyi yolu kara delikleri çarpıştırmaktır.

Tabii bunlar maddi cisim olmadığı için çarpışmak yerine aslında birleşirler. Her durumda birleşen kara delikler, kütlesinin üçte birini kütleçekim dalgaları halinde uzaya yayar. Yine de birleşen iki kara deliğin toplam kütlesi artacaktır. Elbette kara delikler, ancak birbirine yakınsa yerçekimine kapılıp yaklaşarak birleşirler ve siz de bu yüzden birleşen kara delik sayısının az olduğunu düşünebilirsiniz.

Oysa tersidir: Evrende yıldızlar genellikle ikişer ikişer doğar. Büyük kütleli yıldız çiftleri de süpernova olarak patladıkları zaman çifter çifter kara deliğe dönüşürler. Kısacası kara delikler genellikle birbirinin çevresinde dönerler. Bazen üçlü kara delik grupları bile oluşup birleşebilir ve bu süreç kara deliği büyütür. Peki süper kütleli kara delikler nasıl oluşuyor?

Yıldız yutan kara delik

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Bir kara deliği beslemek

Orta boy kara deliklerin nasıl tekrar birleşerek süper kütleli kara deliklere dönüştüğü bilim insanları için bir muammaydı. Ta ki kütleçekim dalgalarını görerek kara deliklerin birleşme sıklığını ve bu birleşmeler sonucunda oluşan kara deliklerin kütlesini ölçen LIGO gözlemevi göreve başlayana kadar…

Nitekim ikili yıldız sistemleri sadece 20 ila 30, haydi bilemediniz 2000 Güneş kütlesine kadar olan kara deliklerin varlığını açıklıyordu. 2000 Güneş kütlesinde olanları da küresel yıldız sistemleri gibi yapıların merkezine çöken birçok orta boy kara deliğin kendi arasında birleşmesiyle oluşuyordu.

Oysa bu mekanizma, Samanyolu’nun merkezinde yer alan 4,4 milyon Güneş kütlesinde olan Sagittarius A* gibi nispeten küçük ama yine de süper kütleli kara deliklerin oluşumunu açıklayamıyor. Sonuçta bunların oluşması için binlerce ve binlerce kara deliğin 10 milyar yıl içinde birleşmesi gerekiyor. Peki bu nasıl olacak?

Yaratıcı bilim insanları bunun için bir çözüm ürettiler: Mademki eski küresel yıldız sistemlerinde bulunan kara delikler, birazdan göreceğimiz yerçekimi sürtünmesiyle, bu sistemlerin merkezine doğru çöküyor ve oradaki diğer orta boy kara deliklerle birleşerek 2000 Güneş kütlesine kadar erişiyor; öyleyse daha büyük kütleli kara delikler de benzer bir mekanizmayla oluşuyor olabilir mi?

İlgili yazı: Dokuzuncu Gezegen Mikro Kara Delik mi?

 

Yerçekimi sürtünmesi nedir?

Her şeyden önce, kara deliklerin birleşme sırasında yutamadığı gaz ve toz bulutlarıyla şanslı yıldızlar uzaya savruluyor. Bu mancınık etkisi, aynı zamanda kara deliğin, galaktik merkez çevresinde dönerken momentumunu çalan bir enerji transferine yol açıyor (Öyle ya, enerjinin korunumu yasası gereği, yutulmayan yıldızları uzaya savuran enerjinin kara delikten gelmesi lazım).

Sonuç olarak orta boy kara deliklerin devinimi yavaşlıyor ve gittikçe daha yavaş döndükleri için bu da galaktik merkeze doğru çökmelerine neden oluyor. Bilim insanları bunu yerçekimi sürtünmesi olarak adlandırıyorlar. Orta boy kara deliklerin milyonlarca ve hatta milyarlarca Güneş kütleli kara deliklere dönüşmesini sağlayan asıl mekanizma yerçekimi sürtünmesidir. Bu da aslında milyonlarca yıl boyunca etki ederek kara delikleri şekillendiren uzun süreli bir mekanizma:

Sonuç olarak galaksinin merkezine doğru batan bir kara deliğin karşısına gittikçe daha yoğun gaz bulutları ve daha çok sayıda yıldız çıkıyor. Bu da kara deliğin daha çok madde yutarak büyümesini kolaylaştırıyor. Ayrıca galaksi merkezine daha önce yaklaşmış olan diğer kara delik çiftleriyle karşılaşıp birleşme şansı da artıyor. İşte Holm 15A’nın merkezinde yer alan 40 milyar Güneş kütleli kara delik, son 13 milyar yılda bu şekilde oluşmuş bulunuyor.

İlgili yazı: Dokuzuncu Gezegen Mikro Kara Delik mi?

 

Kara delikleri nasıl tartıyoruz?

Şimdi diyeceksiniz ki “Ama hocam, bilim insanları doğrudan ışık saçmadığı için yıldız gibi göremeyecekleri bu kara deliklerin kütlesini nasıl ölçtüler? Kantara çıkarıp tartacak halimiz yok.” 😉 Neyse ki kara delik tartmanın dolaylı yolları var. En kolayı da kara deliklere yaklaşan yıldızlara bakmak:

Örneğin, Samanyolu’ndaki Sagittarius A* adlı süper kütleli kara deliğin etrafında dönen S2 yıldızı var. Bu yıldız oldukça eliptik bir yörüngede deviniyor; yani kara deliğe sadece yörüngenin bir ucunda çok yaklaşıyor. Elbette yutulacak kadar çok yaklaşmıyor, ama kara deliğin yakınından geçerken güçlü yerçekiminden lunapark treni gibi etkileniyor.

S2 yıldızı, tıpkı yokuş aşağı giderken hız kazanan lunapark treni gibi aniden hızlanıyor. Kara deliklerden uzaklaşırken ise yavaşlıyor. Biz de kara delik çevresindeki yıldızların kütlesini ölçüyor, ardından bunların kara deliğin yakınından geçerken ne kadar hızlandığına bakıyoruz. Bu yöntem kara delik kütlesini ölçmemizi sağlıyor.

İlgili yazı: Yapay Zeka Nedir ve Nasıl Çalışır?

 

Kara deliğin tayfına bakmak

Kara delikler doğrudan ışık saçmazlar; ama hem içine çektikleri gazlar ısınarak ışık saçar, hem de kara delikler arkadaki veya civardaki yıldızların ışığını güçlü yerçekimiyle bükerler. Biz de kara delik yönünden gelen ışığın tayfını inceleyerek kimyasal elementlerin çizgilerine bakarız.

Önce kara deliğin ne kadar uzakta olduğunu ölçerek temel kırmızıya kaymayı devreden çıkarırız. Örneğin, 1 milyar ışık yılı uzaktaki bir kara deliğin ışığı bize gelene kadar uzayda 1 milyar yıl yol almıştır. O sırada evrenin genişlemesi nedeniyle dalga boyu uzamış ve frekansı azalmıştır.

Bu temel kırmızıya kayma değerini çıkardıktan sonra, geriye yalnızca kara delik sebepli maviye kayma (ışığın frekansının artması) ve kırmızıya kayma (frekansın azalması) kalır. Kısacası ışığın bükülmesi kara deliğin yerçekimi ve dolayısıyla kütlesini hesaplamamızı sağlar. Özellikle de civardan çok miktarda gaz ve toz bulutu yutan kara delikler işimizi kolaylaştırır. Neden derseniz:

Bu durumda kara delik çevresindeki gazın maviye kayması, gaz akışının bakış açımıza göre bize yaklaşan ucunu (Doppler etkisi) ve kırmızıya kayması da uzaklaşan ucunu gösterir. İkisi arasındaki zaman farkı ve kırmızıya-maviye kayma hızı da gazın kara delik çevresinde ne kadar hızlı döndüğüne işaret eder. Bu da tıpkı yıldızların dönme hızı gibi kara delik kütlesini ele verir.

İlgili yazı: 18 Ayda Nasıl 24 Kilo Verdim?

 

Kara deliği ne kadar kesin ölçeriz?

Yeri gelmişken, kara delik kütlesini ölçme yöntemlerini en kesin olandan en belirsiz olana doğru sıralayalım:

• Yıldızların ne kadar hızlı döndüğünü gözlemlemek.
• Kara delik çevresindeki birikim diski ve gazların dönme hızını ölçmek.
• Kara deliğin yakın yıldızların ışığını ne kadar büktüğüne bakmak. Nitekim bu yöntemlerle kütlesini dolaylı yoldan ölçtüğümüz daha ağır kara delikler de bulduk:

Bilim insanları 10,4 milyar ışık yılı uzakta yer alan ve dolayısıyla 10,4 milyar yıl önceki halini gördüğümüz TON 618 galaksisi merkezinde bulunan genç kara deliğin kütlesini, yıldız ışığını ne kadar büktüğüne bakarak hesapladılar. Bu genç ve aşırı aktif süper kütleli delik 66 milyar Güneş kütlesinde idi (müthiş bir sayı ama ölçümlerimiz yanlış olabilir, kara delik çok daha hafif olabilir).

Bu yöntemle 100 milyar Güneş kütleli kara delik saptadıkları da oldu ki her ne kadar ölçümlerimiz kesin olmasa da kara delikleri gözlemlemeye devam etmemiz gerekiyor: Evrendeki kara delikler ne kadar büyüyebilir ve ne kadar büyük kütleye erişebilirler?

Bütün bunlar, galaksi merkezlerindeki yörünge mekaniğinden tutun da yıldızların galaksilerdeki dağılımı ve evrendeki toplam yıldız sayısına dek birçok alanda önemli ipuçları sağlıyor. Önemli ipuçları derken, sırada bir seferinde en büyük gaz kütlesini yutan en obur kara deliği anlatmak var:

İlgili yazı: Yıldızlara Doğru Filmi Ne Kadar Gerçekçi?

 

Kara deliklerin gaz yutması

Bunun için de kendi galaksimizin merkezindeki kara deliğin pek tembel olduğunu; yani şaka bir yana, civardaki gaz ve toz bulutlarını çoktan yuttuğu için uzun süredir aktif olmadığını belirtelim. Samanyolu merkezindeki Sagittarius A* kara deliğini baz alalım.

Bu kara delik öyle sakindi ki bize en yakın süper kütleli kara delik olmasına rağmen bugüne dek güzel bir resmini çekmeye başaramadık. Sonuçta gaz yutmayan bir kara delik yuttuğu gazları ısıtarak ışık da saçmaz. Hele bu kara delik Sagittarius A* gibi galaktik merkezdeki kalın bulutsuların arasında gizleniyorsa göze hemen hiç görünmez.

Öyle ki sırf kara delik fotoğrafı çekmek için geliştirdiğimiz Dünya boyundaki teleskop Olay Ufku bile, Sagittarius A* cisminin net fotoğrafını çekmeyi başaramadı. 25 bin 640 ışık yılı uzaklıkla kapı komşumuz olan bizim kara deliği bırakıp bunun yerine, ta 52 milyon ışık yılı uzaktaki M87 galaksisinin merkezinde yer alan 6,5 milyar Güneş kütlesindeki başka bir kara deliği ancak görüntüleyebildi. 😮

Ancak, geçen yıl Sagittarius A* aniden alev alarak iki saat içinde parlaklığını 75 katına çıkardı. 4,4 milyon Güneş kütlesi ile galaksimizin en büyük kara deliği olan bu cisim 13 Mayıs−13 Eylül arasında 3 kez şiddetle parladı. Peki bugüne kadar en sakin ve soluk kara delik olarak bilinen Sagittarius A* neden şimdi parlıyor? Yoksa talihsiz yıldızları mı yutuyor?

İlgili yazı: Gezegenler Güneş Çevresinde Nasıl Dönüyor?

 

S0-2 yıldızı ve Sagittarius A* kara deliği

Nitekim kara deliğin yakınında, ama içine düşmeyecek kadar güvenli bir uzaklıkta S0-2 yıldızı dönüyor. California Üniversitesi, Los Angeles kampüsünde çalışan ve Hawaii’deki W. M. Keck Gözlemevi’ni kullanan astronomlar işte bu yüzden, Sagittarius A* cisminin bu yıldızı yuttuğunu düşündüler. Ardından da bu varsayımı gözlemlerle test ettiler:

Kütlesini kesin ölçmediğimiz S0-2 kara delikten 970 astronomik birim, yani 17 ışık saati ve yaklaşık olarak 145 milyar km uzakta deviniyor. Kara deliğin güçlü çekimine rağmen yörüngede kalmak ve içine düşmemek için de çok hızlı dönüyor. Böylece kara delik çevresindeki bir turunu Jüpiter’in Güneş çevresindeki dönüşünden sadece yüzde 30 daha uzun bir sürede, yani 15,4 yılda tamamlıyor.

Siz de S0-2’nin ne kadar hızlı döndüğünü aşağıdaki animasyona bakarak görebilirsiniz. Öyleyse Sagittarius A* bu yıldızı yutmuş olabilir mi? Hemen görelim:

Saniyede 5000 km

İlgili yazı: Öte Gezegenlerde Yepyeni Uydular Oluşuyor

 

Bir kara deliği canlandırmak

Biz süper kütleli kara deliğimize yaklaşık 25 bin 640 ışık yılı uzaktayız. Bu nedenle kara deliğin normal aktivitesini milimetre dalgaları olarak görüyoruz. Dünyamızla aradaki gaz ve toz bulutları kara deliğin zaman zaman uzaya saçtığı güçlü ve ölümcül X-ışınlarını emiyor. Ardından, bunları milimetre dalgaları veya radyo dalgaları olarak yeniden yayınlıyor.

Bu da iyi bir şey; çünkü kara deliğe çok yakın olsaydık X-ışınları Dünyayı yakıp kavurur, ozon tabakasını yok eder ve Yeryüzünü sterilize ederdi. Biz de gaz bulutlarının X-ışınlarının enerjisini azaltması nedeniyle kara deliğimizi kızılötesi dalga boyunda görüyoruz.

Belki diyeceksiniz ki “Ama hocam, Sagittarius A* sadece düşük enerjili termal radyasyonla parlıyor, gerçek bir yıldız gibi parlak ışık saçmıyor” Evet, ama bu kara delik eskiden sadece radyo/milimetre dalgaları yayıyordu. Oysa geçenlerde parlaklığını 75 kat artırdı ve görüşümüzü kesen gaz ve toz bulutlarına rağmen kızılötesinde parlamaya başladı.

Her durumda yapılan araştırmalar kara deliğimizin S0-2 yıldızını yutmadığını gösteriyor: Öyle olsa tek seferinde çok daha şiddetli bir şekilde parlardı. Ayrıca 2019 Mayıs ile Eylül ayları arasında toplam üç kez parlamazdı; çünkü gelgit etkisiyle parçalanma olayları veya popüler adıyla kara deliklerin yıldız yutması tek seferlik bir şeydir. Kara delikler yıldızları parça parça yutmazlar. Bir istisna hariç:

İlgili yazı: Bir Yüzü Hep Güneşe Bakan Gözbebeği Gezegenler

 

Yıldızın yavaş tüketilmesi

Bazen yıldızlar kara deliklere düşmeden evvel çok yaklaşır ve gittikçe daha yakın yörüngelerde dönerler. Bu sırada kara delik de yıldızdan düzenli olarak gaz çalar. Yıldızın yörüngesi çok yakın değilse bu gaz sifonlama süreci, kara deliğin aralıklarla parlamasına neden olabilir.

Yine de bilim insanları Sagittarius A* kara deliğinin yıldız yerine, gaz ve toz bulutları yutarak parladığı kanısındalar. Bunun sebebi de kara delik çevresinde ışık hızının yüzde 30’u ile dönen dev bir gaz hortumu keşfetmiş olmaları. Simülasyonlar yıldız yerine bu gazların zaman zaman kara deliğe düştüğünü gösteriyor.

Biz bu gazı karşıdan görüyoruz. Ancak, karşıdan halka şeklinde gördüğümüz girdabın kırmızı ve maviye kayması, onun aslında üç boyutlu bir hortum olduğunu anlamamızı sağlıyor. Söz konusu yıldız ışığı olduğunda ise kara deliğin güçlü yerçekiminin yarattığı mercek etkisi, soluk yıldız ışığını bize odaklayarak yıldızın daha parlak görünmesini sağlıyor.

Yine de Sagittarius A* kara deliğinin uzak geçmişte, milyonlarca yıl önce çok daha büyük gaz bulutları ve çok sayıda yıldız yuttuğunu biliyoruz; çünkü bu süreçte kutuplarından uzaya püskürttüğü dev gaz balonları galaksimizde teleskoplarla hâlâ görülebiliyor (bunu ayrı bir yazıda anlatacağım). Evet, böylece pasif süper kütleli kara deliklerin beslenerek zaman zaman nasıl parladığını gördük. Şimdi sıra evrenin en hızlı gaz yutarak büyüyen kara deliklerinde:

Kara deliği saran gaz hortumu

İlgili yazı: Olay Ufku Teleskopu İlk Kara Delik Resmini Çekti

 

2. En parlak kara delik

Bilim insanları bu tür kara deliklere süper kütleli süper aktif kara delik, yani kısaca kuasar diyorlar. Kara delikler civardaki gaz ve tozu zamanla tükettikleri için sakinleştiğinden, evrenin en hızlı büyüyen kara delikleri olan kuasarlar da aslında evrenin gençliğinden kalmadır.

Biz de 12,8 milyar ışık yılı uzakta olan, yani 12 milyar yıl önceki genç haliyle gördüğümüz beslenme rekoru kıran bir kuasar keşfettik. Öyle ki bu kara delik her gün 2 Güneş kütlesinde madde yutuyor ve tam 600 trilyon Güneş gücünde parlıyor. Şimdi tek başına koca bir galaksi kadar ışık saçan kuasarlar biliriz. Ancak, bu en az ortalama 100 milyar yıldızdan, 600 Samanyolu kadar parlak olan bir kara deliktir! 😮

Gerçi 90 milyar ışık yılı çapında olan gözlemlenebilir evren o kadar büyüktür ki en parlak kara delik bile o kadar uzaktan göğü beyaz bir ışıkla dolduramaz. Yine de bu süper kütleli kara deliği Samanyolu’nun merkezine koysaydık, geceleyin Dolunaydan 10 kat parlak küçük bir nokta olarak gözükürdü. Bu da normal bir kuasardan en az 2 kat parlak olduğu anlamına geliyor.

Öyle ki astrofizikçiler bunu ilk saptadıklarında aygıtlarının arızalı olduğu veya bir blazara baktıklarını düşündüler. Sonuçta blazarlar aşırı parlak kuasarlar olup kutuplarından uzaya ışık hızının yüzde 90’ı ile giden gaz jetleri püskürtürler ve bu jetleri tam karşıdan görürsek çok parlak olurlar. Oysa bu kuasar blazar değildi ve gaz jetleri saçmıyordu. Sadece dev gibi ve muazzam parlak bir birikim diskine sahipti.

Süper kara deliği tespit etmek

Her durumda 12,8 milyar ışık yılı uzaktaki bir kara delik ne kadar parlak olursa olsun teleskoplarımızla görülemez. Şansımıza kara delikle aramızdaki galaksiler imdada yetişti de yerçekimi mercek etkisiyle kara delik ışığını bize odakladılar. Böylece J043947.08+163415.7 kod adlı bu süper kuasarı görmemizi sağladılar. Öyleyse biz de son olarak en hızlı dönen kara deliği görelim:

İlgili yazı: Güneş Kara Delik Olursa Dünya’yı Yutar mı?

 

3. Evrenin en hızlı dönen kara deliği

Bütün doğal kara delikler kendi çevresinde döner; çünkü önünde sonunda bunlar kendi çevresinde dönen yıldızların çöken çekirdeğinden oluşurlar. Dahası bu çekirdeklerden daha küçük oldukları için merkezkaç kuvvetinden etkilenirler; yani geniş çaplı ve yavaş dönen bir yıldız çekirdeği küçük bir kara delik halinde çökünce bu cisim haliyle çok daha hızlı dönecektir.

Siz de bu hareketi kollarını vücuduna yapıştırarak dönmesini hızlandıran bir buz patencisinde görebilirsiniz. Aslında orta boy ve süper kütleli kara delikler daha hızlı döner; çünkü onlar da zaten hızlı dönen yıldız kütleli kara deliklerin birleşmesiyle oluşurlar. Açıkçası orijinal kara deliklerin momentumunu devralırlar.

Yine de ışıktan hızlı dönen kara delik yoktur. Evet, kara delikler maddi cisimler olmaktan çok çarpık uzay-zaman bölgeleridir. Yine de Einstein’ın ışık hızı sınırına uyarlar. Dahası enerjinin tamamı yararlı işe dönüştürülemez diyen termodinamik yasaları gereği, görelilik sınırlarını ihlal etmelerine fırsatları bile olmaz.

Demek istiyorum ki her kara deliğin kütlesine göre maksimum dönme hızı vardır. Kütlesine göre çok hızlı dönen kara delikler bu enerji fazlılığını, kütleçekim dalgalarına yol açarak uzaya yayar ve böylece dönme hızlarını azaltırlar. Bu nedenle biz de kara deliklerin saniyede kaç km döndüğünü sormayız. Kara deliklerin dönmesini dönme hızıyla ifade etmeyiz.

Kara deliğin yıldız ışığını bükmesi

İlgili yazı: Kara Delik Motorlu Uzay Gemileri

 

Kara deliği topaç gibi döndürmek

Bunun yerine spin parametresi deriz ve gerçekte çarpık uzay zaman bölgeleri olan kara deliklerin spinini tanımlamak, matematiksel olarak dönme hızını tanımlamaktan daha doğrudur. Bu da kara deliklerin gerçek dönme hızını, kendi çevresinde dönerken ulaşabilecekleri maksimum hızın yüzdesi olarak verir. Daha basit bir ifadeyle ve sağduyunun tersine, en ağır kara delikler en hızlı dönerler.

Bu manada bilinen evrenin en hızlı dönen kara deliği de galaksimizde bulunuyor: Bilim insanlarının son derece yaratıcı olarak 40 11630-72 kod adıyla adlandırdığı kara delik, kütlesine göre hız limitinin yüzde 92 ila 95’yle dönüyor. Kısacası bu kara delik en hızlı dönen kara delikten ziyade, bildiklerimiz arasında cüssesine göre en hızlı dönen kara deliktir.

Yine de bir kara deliğin spinini ölçmek kütlesini ölçmekten çok daha zordur. Bunun için kara deliğin çevresinde parlak bir birikim diski olması ve bu diski görebiliyor olmamız gerekir. Ardından disk kenarlarının kırmızı ve maviye kaymasını kütle ölçüm deneylerinden çok daha kesin olarak ölçeriz. Böylece kara delik spinini saptamış oluruz.

İlgili yazı: Evren Simülasyonu Yapan Kara Delik Bilgisayar

 

Kara deliğin son deliği

Ancak, yazının başından beri evrenin en aşırı üç kara deliği fizik yasalarını test etmemizi sağlıyor dedim. Peki neyi test ediyoruz? Açıkçası Einstein’ın genel görelilik teorisini. Eh bu teori kara delikleri öngördüğüne göre onu da kara deliklerle test etmek oldukça mantıklı görünüyor.

Peki göreliliği nasıl test ettik ve sonuç ne çıktı? Onu da kara deliklerin saçı yok yazısında görebilir, kara deliğe düşen astronota ne olur sorusuna hemen bakabilir ve hatta elektron aslında kara delik mi diye sorabilirsiniz.

Bugün benim doğum günüm 🙂 ve doğum günümde Balıkesir Üniversitesi Ebitet endüstri mühendisliği topluluğuna, Cunda Alibey Kültür Merkezi’nde Dijital Girişimcilik ve İş Geliştirme eğitimi verdim. Doğrusu Ayvalık’a 32 yıl sonra ilk kez geldim ve ilk kez Cunda adasını gördüm. Temiz havası da söylendiği kadar varmış. Bu vesileyle 11 Ekimde doğan herkesin doğum gününü kutlar ve nice yaşlara sağlıkla ulaşmanızı dilerim. Keyifli hafta sonları.

Süper kütleli kara delik simülasyonu

¹Discovery of the Most Ultra-Luminous QSO UsingGAIA,SkyMapper, and WISE (pdf)
²AstroSat and Chandra View of the High Soft State of 4U 1630–47 (4U 1630–472): Evidence of the Disk Wind and a Rapidly Spinning Black Hole
³Unprecedented Near-infrared Brightness and Variability of Sgr A*
⁴Unprecedented variability of Sgr A* in NIR
⁵A 40-Bıllıon Solar Mass Black Hole In The Extreme Core Of Holm 15a,The Central Galaxy Of Abell 85 (pdf)