Karadelikler
Evrendeki en gizemli nesne nedir? Bu soruya pek çoğumuz hiç düşünmeden aynı yanıtı veririz: Karadelikler! Bu gökcisimleri, belki biraz da adlarından dolayı olsa gerek, çok ilgi çekiyorlar. Üstelik gökbilimcilere göre Güneş, Ay ve yıldızlar kadar gerçekler.Karadelikler, doğrudan gözlenemeseler de onlar hakkında birçok şey biliyoruz. Bu gökcisimlerinin, sanki bilimkurgu romanlarından fırlamamışlar gibi, çok ilginç özellikleri var. Karadeliklerin var olabileceği düşüncesi, 200 yıldan daha eskiye gider. 1874'te, bir İngiliz din adam JohnMichell, kütleçekiminin ışık üzerinde etkisinin olup olamayacağını merak ediyordu. Ona göre, bazı yıldızlar o kadar büyük ve buna bağlı olarak da o kadar büyük kütleli olabilirdi ki, ışık bile onlardan kaçamazdı. John Michell'e göre, 500 güneş çarpı bir yıldız, ışığının kaçmasını engelleyecek kadar güçlü bir kütleçekimine sahip olabilirdi. Ne var ki, bu kadar büyük bir yıldız gerçekte varolamazdı. Bundan birkaç yıl sonra, ünlü Fransız matematikçi Pierre Simon de Laplace, aynı kanıya vardı. Michell ve Laplace`ın kaynakları, hiç kuşkusuz, Isaac Newton'un çalışmalarıydı. Newton, cisimlerin yere düşmesinin nedeninin, bu cisimlerin üzerinde etki eden ve kütleçekimi olarak tanımlanan, görünmez bir kuvvet olduğunu açıklamıştı. Newton'un, ağaçtan yere düşen bir elmayı izledikten sonra bu kanıya vardığı söylenir. Newton, kütleçekimini keşfetmekle kalmamış, iki cisim arasındaki uzaklık arttıkça aralarındaki kütleçekim kuvvetinin azaldığını da keşfetmişti. iki cisim arasındaki uzaklık iki katına çıktığında, kütleçekimi dörtte bire iniyordu. Ayrıca, Newton'un farkettiği bir başka gerçek de, kütlesi olan her cismin bir kütleçekiminin olduğu, yani bir başka cismi çektiğiydi. Kütleçekiminin keşfedilmesi, bilim adamlarının yıldızların ve gezegenlerin hareketlerini anlamasını sağladı. Bir cismin kütleçekiminin büyüklüğünün, kütleye ve uzaklığa bağlı olduğunu biliyoruz. Ancak, uzaklığı hesaplarken, cismin kütle merkezine olan uzaklığını ele almak gerekiyor. Dünya gibi küresel cisimlerde bu, tam merkezdedir. Biz gezegenimizin yüzeyinde durduğumuza göre, Dünya'nın kütle merkezine olan uzaklığımız onun yarı çapı kadardır. Dünya'nın yerçekimi kuvveti dev yıldızlarınkiyle karşılaştırılamaz; ancak, onun çekiminden kurtulup uzaya gidebilmek için bile epeyce enerji harcamamız gerekir. Olduğunuz yerde zıpladığınızda, ne kadar yükselebildiğinize dikkat ettiniz mi?
Bir metre, belki yarım metre bile değil. Bütün gücünüzü kullansanız bile çok da fazla değişmez bu. Eğer bir cismin kütleçekiminden kurtulmak istiyorsanız, bu cismin kütleçekiminin büyüklüğüne bağlı olarak belli bir hızla zıplamanız gerekir. Örneğin, Dünya'nın kütleçekiminden kurtulup uzaya gitmek isterseniz, zıpladığınızda hızınızın saatte yaklaşık 40.000 km olması gerekir.
Yıldızdan Karadeliğe
Bir yıldızın evriminden söz edilirken, onun da bizler gibi doğduğu, geliştiği ve öldüğü anlatılır. Yıldızlar, büyük oranda hidrojenden oluşan evrendeki gazın ürünüdür. Yıldızlar, evrende bu gazın yoğun olarak bulunduğu ve bulutsu ad verilen yerlerde doğarlar.Bulutsulardaki gazın bir araya gelip yıldızları oluşturmasındaki etken de kütleçekimidir. Giderek sıkışan gazın en yoğun yeri olan çekirdeği, sıkışmaya bağlı olarak zamanla ısınır. Sıcaklık yaklaşık 10 milyon dereceye ulaştığında, hidrojen atomları birleşerek helyuma dönüşmeye başlar ve bu sırada bir yan ürün olarak çok miktarda enerji ortaya çıkar. Bu enerji, kütleçekiminin ters yönünde bir kuvvet uygular ve yıldız daha fazla çökmekten kurtulur.Bu aşamada, yıldız doğmuş kabul edilir. Ortalama bir yıldız, milyarlarca yıl bu aşamada kalır; yani yaşar.Yıldızın yakıtı azaldığında, merkezinde de önemli miktarda çekirdek tepkimeleriyle meydana gelmiş madde oluşturmuştur. Bu madde, yıldızın büyüklüğüne bağlı olarak demir ve ondan hafif elementleri içerebilir. Yıldız, yakıtını tüketmeden önce, merkezindeki basınç ve sıcaklık arttığı için şişmeye başlar. Yıldızın dış katmanları uzaya doğru itilir ve çap önceki çapının yüz katından fazla artar.Yaşamlarının bu son aşamasınndaki yıldızlara kırmızı dev denir. Genişledikçe yüzeyleri soğuyan yıldızlar, gerçekten de kırmızı görünür. Yıldızın yakıtı tükendiğinde, artık çekirdekteki enerji kaynağıda tükenmiş olur. Yıldız, artık kütleçekimini dengeleyen bir kuvvet olmadığından aniden çöker. Bu sırada, dış katmanlardaki maddenin bir bölümünü uzaya savurur. (Çok büyük kütleli yıldızlarda, bu olay çok güçlü bir patlamayla gerçekleşir ve yıldız bir süpernova olur.) Artık yıldız ölmüştür. Ancak, bizim asıl ilgimizi çeken bundan sonra neler olacağı .Aslında bundan sonra neler olacağı en baştan bellidir. Çünkü, ne olacağını yıldız n kütlesi belirler. Eğer bu yıldız bizim Güneş'imiz gibi küçük kütleli bir yıldızsa, yıldızın sonu bir beyaz cüce olmaktır.Bir beyaz cücenin bir çay kaşığı kadarı tonlarca kütleye sahiptir. Yıldızın, tepkimelerin meydana geldiği çekirdeği, 1,4 güneş kütlesinden fazlaysa, madde sadece nötronlardan oluşmuş bir nötron yıldızına dönüşür. Nötron yıldızı o kadar sıkışıktır ki, atomlar oluşturan elektron ve protonlar da birleşerek nötronlara dönüşürler. Bu aşamada birbirleriyle omuz omuza duran nötronlar, kütleçekimine karşı koyabilirler. Bir nötron yıldızından bir toplu iğne başı kadar madde alabilseydiniz, bunun kütlesi Dünya'nın en büyük tankerinin iki katına yakın olurdu. Yani, yaklaşık bir milyon ton! Bir nötron yıldızını oluşturan nötronların, kütleçekimine karşı koyabildiklerini söylemiştik.Ancak, bunun da bir sınırı var. Yani, kütleçekimi her zaman galip geliyor. Yeter ki yeterince madde bulunsun. Yıldızdan geriye kalan maddenin kütlesi üç güneş kütlesini aştığında, nötronlar da artık bu kuvvete karşı koyamıyorlar. Artık kütleçekimi zaferi elde ediyor ve madde evrendeki bilinen en gizemli ve karanlık gökcismine, yani bir karadeliğe dönüşüyor.
Karadeliklerin, gökadaların oluşumunda rol oynadıklar düşünülüyor. Birçok gökadanın merkezinde çok büyük kütleli karadelik bulunuyor.Gökadamız Samanyolu'nun merkezindeki karadeliğin kütlesi yaklaşık 2,5 milyon güneş kütlesi kadar. İnanılmaz geliyorsa, bir de yakınımızdaki gökadalardan biri olan dev gökada M87'ninmerkezindeki karadeliğe bakın. Bu gökadanın merkezindeki karadelik üç milyar güneşli kütlesinde!
Küçük Devler
Kütleçekiminin kütle merkezinden uzaklaştıkça azaldığını söylemiştik. O halde, bir gökcismi çöktükçe yüzeyindeki kütleçekimi artar.Cisim ne kadar küçülürse yüzeyi merkeze o kadar yaklaşır. Bu da bir cismin, bu gökcisminin kütleçekiminden kurtulması için gereken hızın artmasını gerektirir.Güneş'in kütleçekiminden kurtulmak için gereken kaçış hızı ,yüzeyinde saniyede 620 km'dir.Güneş'in çapın öncekinin yarısı kadar olacak şekilde sıkıştırırsanız, kütlesi artmadığı halde yüzeyindeki kütleçekimi öncekinden % 40 fazlaolacaktır. Güneş'in çapını Dünya'nın çapıyla eşit büyüklüğe getirirseniz, kaçış hızı saniyede 6500 km'ye çıkar. Gerçekte kütlesi yeterli değil, ama bir an için Güneş'in nötron yıldızına dönüştürdüğünü düşünelim. Bu durumda, kaç hızı ışık hızının (saniyede 300.000 km) yarısından fazla olur. Bir cismi öyle bir sıkıştıralım ki, ondan kaçmak için gereken hız ışık hızından fazla olsun. Burada, bir sorunla karşılaşıyoruz. Fizik kurallar gereği, hiçbir şey ışık hızından daha hızlı gidemez. Bu da, böylebir cisimden hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı anlamına gelir. Gerçekte, bir yıldızın karadelik olabilmesi için, yıldız öldükten sonra geriye kalan maddenin en azından 3 güneş kütlesinde olması gerekiyor. Beyazcüce, nötron yıldızı ya da karadelik olsun, bize en olağanüstü gelen şey, nasıl olup da maddenin bu kadar sıkıştırılabildiği. Eğer Dünya'yı yeterince sıkıştırabilseydik, 1 santimetreden daha küçük çaplı bir karadelik olurdu. Üstelik bu da onun çapı değil, "olay ufku" olacaktı . Olay ufku, içine düşen hiçbir şeyin kaçamayacağı bölgenin adı . Daha iyi anlamak için, bir karadeliğe doğru düşen bir cisim düşünün. Bu cisim, olay ufkuna geldiğinde, buradaki kütleçekimi ancak ışık hızıyla giden bir cismin kaçabilmesine olanak tanır. Olay ufku geçildiğindeyse, ışık hızından daha hızlı hareket edilemeyeceğinden buradan kaçmak olanaksız olur. işte karadelikler bu nedenle içlerine düşen, daha doğrusu olay ufkunu geçen hiçbir şeyin geri dönemeyeceği gökcisimleridir.
Kaynak:Genbilim