NASA, bir kara deliği, hiçbir şeyin -ışık dahi- kaçamayacağı kadar muazzam bir yer çekimine sahip bir alan olarak tanımlıyor. Bu bölgenin etrafındaki görünür sınır, olay ufku olarak adlandırılıyor: NASA'nın resmi kara delik genel bakış sayfasına göre, yer çekiminin çekim gücünden kaçmak için gereken hızın ışık hızını aştığı nokta.
NASA'nın halka yönelik eğitim sitesine göre, bu sınırın içinde, çökmüş bir yıldızdan kalan madde, tekillik denilen sonsuz küçüklükte bir noktaya sıkıştığı düşünülüyor. Küçük boyutuna rağmen, çekim kuvveti olay ufkunun içindeki her şeyi yönetiyor.
Yıldız kökenli bir kara delik nasıl oluşur
NASA, Güneş'in kütlesinin yaklaşık 20 katından daha büyük bir yıldızın çekirdeğindeki nükleer yakıtı tükettiğinde ve kendi ağırlığı altında çöktüğünde yıldız kütleli bir kara deliğin oluştuğunu belirtiyor. Bu çöküş, yıldızın dış katmanlarını fırlatan bir süpernovayı tetiklerken, çekirdek içe doğru çökmeye devam ediyor. NASA'nın belirttiğine göre, çöken çekirdek yaklaşık üç Güneş kütlesini aştığında, kara deliğe dönüşüm kaçınılmaz hale geliyor çünkü bunu durdurabilecek bilinen bir kuvvet yok.
Aynı NASA açıklamasına göre, bir yıldız normalde şeklini korur çünkü nükleer füzyondan kaynaklanan dışa doğru basınç, kendi yer çekiminin içe doğru çekimiyle dengelenir. Yakıt tükendiğinde bu denge bozulur ve yer çekimi çekirdeği bir kara delik oluşturana kadar sıkıştırır.
Tüm kara delikler aynı boyutta değil
NASA'nın kara delikler üzerine genel bakışı, kütleye göre birkaç kategori ayırt ediyor. Yıldız kütleli kara delikler yaklaşık üç ile birkaç düzine Güneş kütlesi arasında değişiyor ve Samanyolu boyunca dağılmış durumda. Kendi galaksimiz de dahil olmak üzere çoğu büyük galaksinin merkezinde bulunan süper kütleli kara delikler, 100.000 ile milyarlarca Güneş kütlesi arasında ağırlığa sahip.
NASA'ya göre, kabaca 100 ile 10.000'den fazla Güneş kütlesi arasında ağırlığa sahip orta kütleli kara delikler adında üçüncü bir kategori uzun süredir şüpheleniliyordu ve dolaylı kanıtlar yoluyla tespit edilen sadece bir avuç aday bulunuyordu. NASA, aşağıda ele alınan 2019 kütleçekimsel dalga tespitini bu sınıfın bugüne kadarki en ikna edici örneği olarak tanımlıyor.
Kütleye göre kara delik kategorileri (NASA)| Kategori | Tipik kütle | Bulunduğu yer |
|---|
| Yıldız kütleli | ~3 ile birkaç düzine Güneş kütlesi arasında | Samanyolu boyunca |
|---|
| Orta kütleli | ~100 ile 10.000'den fazla Güneş kütlesi arasında | 2019 kütleçekimsel dalga birleşmesinden (GW190521) en ikna edici örnek |
|---|
| Süper kütleli | 100.000 ile milyarlarca Güneş kütlesi arasında | Çoğu büyük galaksinin merkezi |
|---|
Işığı görmeye dayanmayan kanıt
Kara delikler ışık yaymadığından, bilim insanları varlıklarını dolaylı olarak doğrular. NASA birkaç yönteme işaret ediyor: olay ufkuna yakın aşırı sıcaklıklara ısıtılan maddeden gelen X-ışınlarını ve radyo dalgalarını tespit etmek, ışık hızına yakın hareket eden ve radyo dalgaları, X-ışınları ve gama ışınları yayan parçacık jetlerini gözlemlemek ve kütleçekimsel dalgaları -uzay-zamandaki dalgalanmalar- tespit etmek. NASA'ya göre bu dalgalar ilk olarak 2015'te, iki kara deliğin birbirine sarmalanıp birleştiği GW150914 adlı bir olaydan ölçüldü.
Kütleçekimsel dalga yöntemi daha sonra ilk doğrulanmış orta kütleli kara deliği ortaya çıkardı. LIGO'nun resmi tespit sayfasına göre, LIGO Bilimsel İşbirliği ve Virgo İşbirliği, 2 Eylül 2020'de 21 Mayıs 2019'da meydana gelen bir olaydan GW190521 adı verilen bir sinyal tespit ettiklerini duyurdu. LIGO'nun belirttiğine göre, yaklaşık 85 ve 66 Güneş kütlesine sahip iki kara delik, 142 Güneş kütlesinde tek bir kalıntıya birleşti -orta kütleli bir kara deliğin ilk net tespiti.
LIGO ayrıca bu birleşmenin bilimsel açıdan dikkat çekici olduğunu belirtiyor çünkü öncül kütleler, standart yıldız çöküş teorisinin kara deliklerin doğrudan oluşmasını öngörmediği bir aralık olan (kabaca 65 ile 120 Güneş kütlesi arası) sözde çift kararsızlık kütle boşluğu içine giriyor; bu da söz konusu nesnelerin kendilerinin daha önceki birleşmelerden kaynaklanmış olabileceğini düşündürüyor.
Bir kara deliğin gölgesini görmek
Dolaylı tespitin yanı sıra, gökbilimciler doğrudan bir görüntü de ürettiler. Küresel bir radyo gözlemevi ağı olan Olay Ufku Teleskobu, 2019'da bir kara deliğin ilk görüntüsünü yayınladı -NASA'nın kara delik genel bakışına göre, M87 galaksisinin merkezindeki, tahminen 6,5 milyar Güneş kütlesinde ve yaklaşık 55 milyon ışık yılı uzaklıktaki kara delik.
Görüntü, parlayan gazın oluşturduğu aydınlık bir halkayı ve bunun ortasındaki karanlık bir "gölgeyi" gösteriyor; bu gölge, kara deliğin olay ufkunun içe doğru düşen maddeden gelen ışığa karşı düşürdüğü silüet.
Belirsizliğini koruyan noktalar
NASA'ya göre, süper kütleli kara deliklerin galaksilerin çok erken tarihinde zaten var olduklarına dair kanıtlar bulunmasına rağmen, bunların kökeni hâlâ iyi anlaşılamamış durumda.
