Fiziğin F'sinden Anlamayanların Bile Anlayacağı Şekilde: Kara Delik Nedir?

Uzaya dair en çok merak edilen şeylerin başında gelen ve fotoğrafı henüz 2019 yılında ilk kez çekilen kara delikler nedir, nasıl oluşur, içine düşersek ne olur?

üzerinde düşünmeyi oldukça sevdiğim konulardan biri olan kara delikleri en sonunda tam olarak kavrayabildim ve fiziğin f'sinden anlamayan birinin bile anlayabileceği şekilde anlatacağım.

kara delikleri anlayabilmek için yerçekiminin nasıl işlediğini bilmemiz gerekiyor

büyük bir kütlesi olan bir cismin, örneğin dünya’nın yanında durduğumuzu düşünelim.
dünya’nın yanında dururken kütle çekimi adı verilen olay yüzünden dünya bizi kendine doğru çeker. bu olaya yerçekimi de diyoruz. aslında kütlesi olan bütün cisimler birbirlerini çekerler. örneğin; bir arabanın yanında durduğumuzda araba bizi kendine doğru çeker. ancak arabanın kütlesi çok küçük olduğu için bu çekim kuvveti en hassas cihazlarla bile ölçemeyeceğimiz kadar küçüktür.
kütle çekimi denilen olayı daha iyi anlamak için uzayı gergin bir masa örtüsü gibi düşünelim ve bu örtünün üzerine değişik ağırlıklara sahip toplar koyduğumuzu varsayalım. koyduğumuz topun ağırlığı ne kadar fazla olursa masa örtüsünü aşağıya doğru bükecek ve etrafındaki küçük topları kendisine doğru çekecektir. işte uzaydaki büyük kütleli cisimlerin etraflarındaki cisimleri kendisine doğru çekmesi de basitçe bu şekilde gerçekleşir.

şimdi dünya’ya, hatta güneş’e göre bile çok daha fazla kütleye sahip olan bir yıldızın yanında durduğumuzu düşünelim. yıldız büyük bir kütleye sahip olduğu için bizi kendine doğru güçlü şekilde çekecektir. bu yüzden eğer bu yıldızın yanında tartılırsak kilomuz normalde olduğundan binlerce kat daha fazla çıkar, çünkü yıldızın bize uyguladığı kütle çekimi kuvveti dünya’nın uyguladığından çok daha fazladır.
ancak yıldız hacim olarak da çok büyük olduğu için, bize uzak olan kısımlarındaki kütlesinin bize uyguladığı kuvvet azalacaktır, çünkü kütle çekim kuvveti bir kütleden uzaklaştıkça azalır.
şimdi yıldızın kütlesini sabit tutalım ve hacmini küçültelim, örneğin onu bir futbol topu büyüklüğüne getirdiğimizi düşünelim. bu durumda yıldızın kütlesinin her noktası bize çok yakınlaşmış oldu, bu sayede artık kütlesinin tamamı bize ve yakınındaki başka maddelere muazzam bir çekim kuvveti uygulayabilir. kütlesi sabitken hacmi küçüldükçe, yıldızın yakınındaki maddelere uyguladığı kütle çekimi öylesine artar ki, evrendeki en hızlı şey olan ışık bile onun çekim kuvvetinden kaçamaz hale gelir.
işte bu noktada yıldızımız artık bir kara deliğe dönüşmüş olur, yani kara deliklere “kara” denmesinin nedeni üzerlerine düşen ışığın kaçmasına engel olup kapkara gözükmeleridir.
delik denmesinin nedeni ise, kara delikler uzayzaman eğrisini öylesine esnetirler ki, bu kadar fazla esneyen uzay, artık bir delik gibi etrafındaki her şeyi yutmaya başlar. tıpkı suyla dolu olan bir lavabonun tıpasını çıkarmak gibi, lavabodaki her şey deliğin çekimi tarafından yutulur ve hiçbir şey geriye çıkamaz. bu kadar karmaşık olarak düşünülen kara deliklerin aslında bir lavabo kadar basit olması çok şaşırtıcı.
artık kara deliklere neden "kara" ve neden "delik" dendiğini biliyoruz. yani kara delikler aslında delik değillerdir ve arkalarında başka bir boyuta açılan gizemli geçitler yoktur. onlar sadece muazzam kütlelerin, ki burada güneş’in bile milyonlarca katı kütlelerden bahsediyoruz, oldukça küçük bir hacme sıkışmasıyla oluşan ilginç gök cisimleridir.

peki kara delikler nasıl oluşur?

güneşimiz gibi yıldız adı verilen gök cisimleri hidrojen elementini daha ağır olan helyum elementine dönüştürerek etraflarına ısı yayarlar. ancak zamanla yıldızın hidrojen yakıtı azalır ve yakıt olarak içinde bulunan helyum elementini kullanmaya başlar. helyum yandıkça kendinden daha ağır elementlere dönüşmeye başlar ve en son demire dönüşene kadar bu süreç devam eder. yıldızın çekirdeğinde muazzam miktarda demir elementi birikmiştir ve yoğunluğu o kadar artmıştır ki bir süre sonra yıldız çekirdeğine doğru kendi içine çökmeye başlar.
yıldız kendi içine çökerken gittikçe daha yoğun hale gelir ve bir süre sonra kara deliğe dönüşür. bir zamanlar etrafına ısı ve ışık yayan yıldızımız artık ışığın bile çekim kuvvetinden kaçamayacağı kadar büyük yoğunluğa sahip bir kara delik haline gelmiştir.
ilginç bir şekilde şimdiye kadar bir kara deliğin fotoğrafı hiç çekilememişti, çünkü en büyük kara delik bile bir yıldıza göre çok daha küçük bir boyuta sahiptir ve etrafına hiç ışık yaymaz. uzayda bir kara deliği gözlemlemeye çalışmak kapkaranlık bir odada siyah bir topu bulmaya benziyor. bu yüzden elimizdeki teknoloji şimdiye kadar bir kara deliği görüntülemeye imkan vermemişti.
ancak bu durum çok yakın bir zamanda event horizon adlı teleskop ağı sayesinde değişti. 2006 yılından beri uzayı gözlemleyen teleskoplarla m87 galaksisinin merkezinde bulunan kara deliğin fotoğrafı çekildi. bu kara delik güneş’in 6.5 milyar katı kütleye sahip ve dünyamıza 55 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunuyor.

Çekilen ilk kara delik fotoğrafı

bir kara deliğin içine girersek ne olur?

kara deliğe yaklaşmak bir kayıkla şelaleye doğru ilerlemeye benzer. şelalenin sınırını geçene kadar akıntının tersi yönde kürek çekerseniz şelaleden düşmekten kurtulabilirsiniz, ancak bir defa şelalenin sınırını geçerseniz artık geri dönüşü yoktur. ne kadar hızlı kürek çekerseniz çekin geri dönemezsiniz.
kara deliklerin sınırına da olay ufku denir, olay ufkunu geçen hiçbir varlık kara deliğin çekim etkisinden kurtulamaz ve sonsuza kadar kaybolmuş olur. eğer bir kara deliğin olay ufkunu geçersek çekim kuvveti tarafından anında yutuluruz ve atomlarımıza kadar parçalanarak kara deliği oluşturan muazzam miktardaki kütleye dahil oluruz.
bizi dışarıdan gözlemleyen biri ise kara deliğe yaklaştıkça yavaşladığımızı ve durduğumuzu görecektir, çünkü kara deliklerin yakınında zaman yavaşlayarak durma noktasına gelir. ardından göreceği şey ise görüntümüzün gittikçe silinmeye başlayacağıdır, çünkü görüntümüzü oluşturan ışık kara delik tarafından yutulur ve görülemez hale geliriz.