Kara Delikler Etraflarındaki Her Şeyi Yutar Mı?

Popüler bilim zaman zaman bize öyle şeyler aşılıyor ki, kendi ile ters düşerek bilimsellikten uzak belirli kalıpları ezberlerimize yerleştiriyor. Bunlardan birisi ise hepimizin çok merak ettiği kara delikler ve onların çekim kuvveti konusunda.

“Karadelikten ışık bile kaçamaz, her şeyi içine çeker” cümlesi öyle bir algılanıyor ki, kara delikler bebek bezi reklamlarındaki tüm sıvıyı içine çeken bezler gibi, her şeyi her yerden sonsuza dek içine çeken cisimler olarak kafamızda yer ediyor.

Bu cümle her ne kadar doğru olsa da eksik. Daha doğru şekilde anlamak için doğru bir şekilde ifade etmemiz gerekiyor. Bunun için öncelikle belirli kalıpları incelememiz gerek. Bunlardan en başta geleni Schwarzschild Yarıçapı. Tanımı oldukça basittir, küresel yapıya sahip bir kütlenin yüzeyindeki kaçış hızı, bildiğimiz sınır değer olan ışık hızına eşit olduğu nokta Schwarzschild Yarıçapı’dır.

Şimdi “kara delikten ışık hızıyla kaçabilir miyiz” sorusunun cevabını arayabiliriz. Elimizdeki bilgi son derece basit. İlgilileri için Schwarschild Yarıçapı’nın matematiksel hesaplaması aşağıdaki gibi.


Burada G, gravitasyon sabiti, c ışık hızı, m cismin kütlesi, r de yarıçapıdır.

 

Schwarzschild yarıçapında, yani kara deliğin yüzeyinde, ulaşılabilecek en büyük değer olan ışık hızı kaçış hızı olduğundan, ışık dahi olsanız kaçamazsınız. Dolayısıyla bu noktadan itibaren ışık dahi dışarıya kaçamaz. İşte bu kara delik olmak için gerekli limit yarıçap-kütle ilişkisini bize verir, zaten kara deliğin “kara” olarak adlandırılması da bu sebeptendir. Lakin, yüzeyden biraz daha ötede olacak olursanız bu durumda kaçış hızı ışık hızından nispeten daha düşük olacağından ışık bu noktadan kaçabilir.

Aşağıda gözlemsel bir çalışmanın sonucu yapılmış bir simülasyon izleyeceksiniz. Simülasyonda kara deliğe (mavi nokta ile gösterilmiş) yaklaşmakta olan bir yıldız görünüyor. Kısa bir süre sonra, bu simülasyonda altta gösterildiği gibi günlerle ifade ediliyor, yıldız dağılıyor.

Burada dağılan yıldız Güneş benzeri bir yıldız olarak, kara delik ise milyon Güneş kütleli bir kara delik olarak kullanılmış. Simülasyonda yıldızın darmadağın olduğunu görüyoruz. Fakat ortada bir patlama söz konusu değil. Öyleyse bu yıldız neden paramparça oluyor ya da neden kara deliğin içine çekilmiyor?

Kara deliğe yaklaşma anını eğer dikkatle izlerseniz, yıldızın izlediğin yolun esasında kara delik ile aynı doğrultuda olmadığını görebilirsiniz. Yani yıldız ile kara delik kafa kafaya gelmiyor, yıldızın hareketi kara deliği teğet geçecek şekilde. Fakat yıldız kara deliğe yaklaştıkça artan çekim kuvvetinin etkisiyle yörüngesi sapmaya, kara deliğe doğru çekilmeye başlıyor. Bu esnada yıldız giderek artan bir hız kazanıyor. Kara deliğe çok yaklaştığında ise yıldız hala kara delikten bir miktar uzakta.

Yıldızın hareket doğrultusu, fakat karadeliğe yaklaştıkça karadeliğe doğru eğriselleşecek.
Yıldızın hareket doğrultusu, fakat karadeliğe yaklaştıkça karadeliğe doğru eğriselleşecek.

 

Dolayısıyla yıldız kara deliği deyimi yerindeyse sıyırarak geçiyor. Fakat kara deliğin uyguladığı muazzam çekim gücü yıldız üzerine etkiyerek yıldızın dağılmasına sebep oluyor. Bunu daha iyi anlamak için kara deliği geçip parçalandığı ana dikkat edelim. Bu noktada yıldız mevcut yüksek hızıyla kaçmaya çalışırken, kara deliğin çekim gücüyle de geriye çekilmeye zorlanıyor. Bu iki hareketin altında yıldızın kaderinde spagetti gibi uzayıp parçalanmaktan başka seçenek yoktur.

Sonuç olarak yıldızın bir kısmı kazandığı hızdan ötürü uzayda dağılarak ilerlerken bir kısmı kara deliğin etrafında bir “toplanma diski” oluşturuyor. Simülasyonda kırmızı alanlar az yoğun, beyaz alanlar ise daha yoğun alanları gösteriyor.

Dikkat ederseniz yıldızın yalnızca bir kısmı sadece kara delik tarafından yutulmak üzere toplanıyor, bir kısmı ise uzayda paramparça da olsa ilerlemesine devam ediyor.

İşte bunun tüm sebebi yıldızın kara delik ile olan yakınlaşma şekli. Burada çekim kuvveti aynı zamanda yıldızı kendine doğru çekerken, aynı zamanda bu çekimden ötürü yıldıza kazandırdığı hızla yörüngesi etrafında bir sapan gibi fırlatıyor. Hatta ve hatta biz bugün kara deliklerin varlıklarını bu sayede bilebiliyoruz. Çünkü yıldız olamayacak kadar büyük kütlelerde görünmeyen bir cismin etrafında dönen yıldızlar mevcut.

Yukarıdaki videoda gökadamız Samanyolu merkezindeki kara deliğin etrafında dolanan yıldızların yörüngeleri gösteriliyor. Buradan da açıkça görebiliyoruz ki Schwarzschild Yarıçapı’nın ötesinde olaylar bildiğimiz şekilde gerçekleşmeye devam ediyor. Esas bilmediğimiz ise, içini göremememize sebep olan bu yarıçapın ardında olanlar…

Ögetay Kayalı

image_printPDF Kaydet & Yazdır

Yazar: Ögetay Kayalı

Ege Üniversitesi Astronomi ve Uzay Bilimleri öğrencisi. Çoğunlukla yıldız astrofiziği ile fizik ve matematiğin gündelik yaşantıdaki rolü üzerine yazıyor. Alanı dışında amatör olarak fotoğrafçılık, resim, programlama, mekanik, elektronik ve biyokimya ile ilgileniyor. Kozmik Anafor'dan ayrılmış, şu an www.rasyonalist.org sitesinde yazarlık yapmaktadır.

Keşfet!

Wirtanen Kuyruklu Yıldızı Çıplak Gözle Görülebilecek Mi?

Son günlerde basında Wirtanen (46P/Wirtanen) Kuyruklu Yıldızı’nın 13-16 Aralık 2018 tarihleri arasında çıplak gözle dahi …