Kara delik, yer çekiminin o kadar güçlü olduğu bir uzay bölgesidir ki olay ufkunu geçtikten sonra ışık dahil hiçbir şey oradan kaçamaz. Gökbilimciler kara delikleri doğrudan göremez; bu yüzden varlıklarını yakındaki madde, ışık ve uzay-zaman üzerindeki etkilerinden — yığılma diskleri, yörüngedeki yıldızlar ve kütleçekimsel dalgalar adı verilen titreşimlerden — çıkarırlar. 2015 yılındaki LIGO kütleçekimsel dalga tespiti ve 2019 yılındaki Olay Ufku Teleskobu'nun M87 görüntüsü olmak üzere iki dönüm noktası niteliğindeki gözlem, kavramı teoriden doğrudan kanıta dönüştürdü.
Bu sürüm, özgün metnin (English) makine çevirisidir. Özgün metni oku
Kara delikler birden fazla şekilde oluşur ve gökbilimciler bunları tek bir köken hikâyesine göre değil, kütlelerine göre büyüklük sınıflarına ayırır.
Kara delikler nasıl oluşur?
En iyi anlaşılan yol, yıldız ölümüdür. NASA'nın Imagine the Universe projesine göre, yıldız kütleli bir kara delik, devasa bir yıldız nükleer yakıtını tükettiğinde ve çekirdeği kendi yer çekimi altında çöktüğünde oluşur; bu süreç bir süpernova patlamasına eşlik edebilir. NASA, bu yıldız kütleli kara deliklerin tipik olarak Güneş'in kütlesinin yaklaşık 5 ila 20 katı kütleye sahip olduğunu ve devasa yıldızların yaşayıp öldüğü her yerde galaksilere dağılmış durumda bulunduğunu belirtiyor.
Ölçeğin diğer ucunda ise, NASA'ya göre neredeyse her büyük galaksinin merkezinde bulunan ve kütleleri Güneş'in kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katı arasında değişen süper kütleli kara delikler yer alıyor. NASA, bu devlerin tam olarak nasıl oluştuğunun ve büyüdüğünün aktif bir araştırma alanı olduğunu belirtiyor, ancak gözlemler bir galaksinin merkezi kara deliğinin büyüklüğü ile galaksinin kendisinin büyüklüğü arasında bir korelasyon olduğunu gösteriyor.
NASA ayrıca, yıldız kütleli ve süper kütleli aralıklar arasında kütlelere sahip, önerilen bir ara sınıfı da tanımlıyor. Kurum, gökbilimcilerin orta kütleli kara delikler için olası kanıtları yakın zamanda bulmaya başladığını, daha önceki birçok aday nesnenin ise başka fiziksel süreçlerle açıklandığının ortaya çıktığını not ediyor.
Gökbilimciler hiç ışık yaymayan bir şeyi nasıl tespit ediyor?
Kara deliğin kendisi görülemez çünkü kendi ışığını yaymaz. NASA'nın Imagine the Universe sayfası, gökbilimcilerin bunun yerine dolaylı tespite dayandığını açıklıyor: çok büyük, yoğun ve görünmez bir kütlenin varlığıyla ancak açıklanabilecek davranışları yakındaki nesnelerde arıyorlar. Buna, içeri çekilip ısınarak parlayan bir yığılma diskine dönüşen madde ya da hiçbir yıldızın görülemediği bir noktanın etrafında görünür şekilde yörüngede dönen yıldızlar dahil.
Bu dolaylı kanıtı görüntülemenin bir yolu radyo girişim ölçümüdür (interferometri). Olay Ufku Teleskobu (EHT), gezegen genelindeki radyo gözlemevlerini çok uzun taban çizgili interferometri (VLBI) adı verilen bir teknikle birbirine bağlıyor; fizik tanıtım sitesi Einstein-Online'ın açıkladığı gibi bu teknik, birden fazla teleskoptan gelen eşzamanlı gözlemleri, Dünya büyüklüğünde tek bir teleskopa eşdeğer verilerle birleştiriyor. Kara delik doğrudan görünmez; EHT'nin kaydettiği şey, yığılma diskindeki sıcak, girdaplanan gazdan gelen radyo yayılımıdır; cismin aşırı yer çekimi altında ışığın bükülmesiyle oluşan karanlık merkezi bölge ise kara deliğin 'gölgesi'dir.
İlk görüntü: M87
10 Nisan 2019'da, EHT iş birliği bu şekilde oluşturulan ilk görüntüyü yayımladı; görüntü, Dünya'dan yaklaşık 55 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan M87 galaksisinin merkezindeki süper kütleli kara deliği gösteriyordu; bu bilgi, yayımı haberleştiren MIT News'e dayanıyor. MIT News, cismin kütlesinin Güneş'in kütlesinin yaklaşık 6,5 milyar katı olduğunu ve görüntülenen olay ufkunun çapının 40 milyar kilometrenin hemen altında olduğunu bildirdi. Gözlem kampanyası sekiz yer tabanlı radyo gözlemevini bir araya getirdi ve dünya genelinde 200'den fazla araştırmacının katılımıyla gerçekleşti.
Kara delikleri 'duymak': kütleçekimsel dalgalar
Ayrı bir tespit yöntemi ışığı hiç kullanmaz. MIT News'e göre, Lazer Girişim Ölçerli Kütleçekimsel Dalga Gözlemevi (LIGO), 14 Eylül 2015'te, saat 05:51 EDT'de, Einstein'ın genel görelilik kuramınca öngörülen uzay-zaman titreşimleri olan kütleçekimsel dalgaları ilk kez doğrudan tespit etti. Sinyal, her biri yaklaşık Güneş kütlesinin 30 katı büyüklüğünde iki kara deliğin, yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta birleşmesinden geldi. MIT'nin raporuna göre, çarpışma yaklaşık üç güneş kütlesine eşdeğer enerjiyi kütleçekimsel dalgalara dönüştürdü ve kısa bir süreliğine görünür evrendeki tüm ışıktan daha fazla güç yaydı. LIGO'nun Louisiana ve Washington eyaletindeki ikiz 4 kilometrelik lazer dedektörleri, sinyali kaydetmek için bir protonun çapının on binde birinden daha küçük bir kol uzunluğu değişimi ölçtü.
LIGO'ya o zamandan beri İtalya'daki Virgo dedektörü ve Japonya'daki KAGRA katılarak LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) İş Birliği'ni oluşturdu; Caltech'in bildirdiğine göre bu iş birliği 2015'ten bu yana yaklaşık 300 kara delik birleşmesi kaydetti, bunların 200'den fazlası yalnızca dördüncü gözlem döneminde gerçekleşti. Kasım 2023'te iş birliği, kütleçekimsel dalgalarla şimdiye kadar kaydedilen en kütleli kara deliklerin birleşmesini gözlemledi; GW231123 olarak adlandırılan bu olayda, yaklaşık 100 ve 140 güneş kütlesine sahip cisimler birleşerek yaklaşık 225 güneş kütlesinde bir kara delik oluşturdu, Caltech bu şekilde bildirdi.
Bir bakışta önemli gerçekler
Kara delik sınıfları ve nasıl tespit edildikleri
Sınıf / Olay
Kütle (güneş kütlesi)
Tespit yöntemi
Yıldız kütleli kara delik
~5–20
Dolaylı: yörüngedeki madde/yıldızlar üzerindeki etkiler (NASA)
Orta kütleli (önerilen)
NASA tarafından kesin olarak tanımlanmamış; az sayıda doğrulanmış aday
Dolaylı, sınırlı sayıda doğrulanmış aday (NASA)
Süper kütleli kara delik
Milyonlarca ila milyarlarca
Dolaylı; yalnızca M87* ve Sagittarius A* doğrudan görüntülendi (NASA/EHT)
M87* (ilk görüntülenen, 2019)
~6,5 milyar
Radyo VLBI görüntüleme, Olay Ufku Teleskobu
GW150914 birleşmesi (2015)
~30 + ~30 → son kara delik
Kütleçekimsel dalga interferometrisi, LIGO
GW231123 birleşmesi (2023)
~100 + ~140 → ~225 son
Kütleçekimsel dalga interferometrisi, LIGO-Virgo-KAGRA
Bu kadar kütleli kara delikler, standart yıldız evrim modelleri tarafından yasaklanmaktadır.
— Mark Hannam, Cardiff Üniversitesi, GW231123 birleşmesi hakkında Caltech tarafından alıntılanmıştır
Bu iki yöntem bir araya geldiğinde — bir kara deliğin etrafındaki parlayan maddeyi radyo interferometrisiyle görüntülemek ve birbirine sarmalanan iki kara deliğin kütleçekimsel dalga 'cıvıltısını' dinlemek — gökbilimcilere bir cismin kara delik olduğunu doğrulamak ve kütlesini ölçmek için bağımsız, tamamlayıcı yollar sunuyor; her ne kadar kara deliğin kendisi doğrudan görülebilecek hiçbir şey yaymasa da.
Sorular
Bir kara deliği gerçekten görebilir miyiz?
Hayır — kara deliğin kendisi hiç ışık yaymaz. Einstein-Online ve NASA'ya göre, Olay Ufku Teleskobu gibi teleskopların kaydettiği şey, etrafında girdaplanan sıcak gazdan (yığılma diski) gelen radyo yayılımıdır; kara deliğin ışığı engelleyip büktüğü yerde ise karanlık bir 'gölge' oluşur.
Kara delikler nasıl oluşur?
NASA'ya göre, yıldız kütleli kara delikler, devasa bir yıldız yakıtını tükettiğinde ve çekirdeği çöktüğünde, bazen bir süpernova eşliğinde oluşur. Galaksi merkezlerindeki süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğu ise NASA'nın belirttiğine göre hâlâ aktif bir araştırma alanıdır.
Bir kara deliğin ilk doğrudan görüntüsü neydi?
10 Nisan 2019'da, Olay Ufku Teleskobu iş birliği, MIT News'in bildirdiğine göre, sekiz gözlemevi tarafından toplanan radyo verilerinden oluşturulan, yaklaşık 55 milyon ışıkyılı uzaklıktaki M87 galaksisindeki süper kütleli kara deliğin görüntüsünü yayımladı.
Kütleçekimsel dalgalar nedir ve kara deliklerle nasıl ilişkilidir?
Kütleçekimsel dalgalar, Einstein'ın genel görelilik kuramınca öngörülen uzay-zaman titreşimleridir; MIT News'e göre LIGO, 14 Eylül 2015'te, her biri yaklaşık 30 güneş kütlesinde, yaklaşık 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıktaki iki birleşen kara delikten gelen ilk doğrudan tespiti gerçekleştirdi.
Kara delikler ne kadar kütleli olabilir?
Yıldız kütleli kara delikler tipik olarak Güneş'in kütlesinin 5–20 katı büyüklüğündedir (NASA), süper kütleli kara delikler ise milyonlarca ila milyarlarca güneş kütlesi arasında değişir; MIT News'e göre 2019'da görüntülenen M87 kara deliğinin kütlesi yaklaşık 6,5 milyar Güneş'e eşittir.
Astronot eğitimi, eğitim, deneyim ve fiziksel uygunluk açısından yapılan bir seçim taramasıyla başlayan ve herhangi bir uçuştan önce yıllar süren yer eğitimine geçen, çok yıllı bir süreçtir. NASA ve Avrupa Uzay Ajansı'na (ESA) göre, adaylar uzay aracı sistemlerini öğrenir ve su altında uzay yürüyüşü pratiği yapar; ESA adayları ayrıca Rusça öğrenir, Uluslararası Uzay İstasyonu'ndaki (ISS) yaşam ise iş, egzersiz ve uyku içeren sabit bir günlük programa göre işler.
Kara delik, kütleçekiminin o kadar güçlü olduğu bir uzay bölgesidir ki, olay ufkunu geçtikten sonra ışık dahil hiçbir şey kaçamaz. Çoğu, kütleli bir yıldızın nükleer yakıtını tüketmesi ve çekirdeğinin çökmesiyle oluşur; süper kütleli türler ise galaksi merkezlerinde milyarlarca yıl boyunca büyür. Doğrudan görüntüler ve yerçekimi dalgası tespitleri, bunların varlığını doğrulamış ve Einstein'ın genel görelilik kuramını sınamıştır.
Ay'ın evreleri, Dünya'nın gölgesi yüzünden değil, Ay Dünya etrafında dönerken güneş ışığının yüzeyinin farklı bölümlerine çarpması yüzünden değişir; sinodik ay olarak adlandırılan bir tam evre döngüsü ortalama 29,5 gün sürer. Aynı Ay, okyanuslara da eşit olmayan bir yerçekimi kuvveti uygular ve bu da kabaca her 24 saat 50 dakikada bir iki yüksek gelgit ile iki alçak gelgit yaratır; Güneş ise ayda iki kez bu çekimi güçlendirir veya zayıflatır.
Hızlı radyo patlamaları (FRB'ler), uzak galaksilerden gelen milisaniye süren radyo enerjisi parlamalarıdır; ilk kez 2007'de tespit edilmişlerdir ve hâlâ tam olarak açıklanamamaktadır. Gökbilimcilerin MeerKAT teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu'nu kullanarak, Dünya'ya ulaşmak için 10 milyar yıldan fazla yol kat eden, şimdiye kadar bilinen en uzak FRB'yi tespit etmesinin ardından konuya olan ilgi arttı.
