Her Galaksinin Kalbinde Yatan Sır: Kara Delikler

Garip ve ıssız, felaketi çağrıştıran derin sessizliğin hüküm sürdüğü uzayda, şairlere ilham veren muhteşem güzelliğe sahip bir esin perisi vardır; bu peri, çılgın bir ressamın tuvalindeki karmaşayı yansıtan, zümrüt yeşilinin, yakut kırmızısının ve kobalt mavisinin iç içe geçerek oluşturduğu renk cümbüşüne sahip galaksilerdir. Galaksiler; uzayın kozmik okyanusunda dalgalar misali sürüklenen milyarlarca yıldız topluluğundan oluşan “gök” adacıklarıdır. Uzaydaki serbest haldeki gazdan, milyarlarca yıldızdan ve yıldızlar arası toz bulutlarından meydana gelirler.

Kozmik anaforun çalkantılı ve bir o kadar da karanlık sularında binlerce yıllık bir süreçte oluşan bu inciler, Büyük Patlama’dan birkaç yüz bin yıl sonra meydana geldi. Günümüzde gözlemlenebilen evrende, milyarlarca yıldıza ev sahipliği yapan milyarlarca galaksi olduğunu biliyoruz. Yüzyıllardan beri galaksilerin merkezinde ne olduğuna dair hiçbir fikrimiz yoktu fakat bugün, bilim insanlarının yaptıkları son çalışmalar ışığında artık bunu da öğrenmiş bulunuyoruz. Galaksilerin kalbinde sakladıkları –hepsinin değilse de çoğunun merkezindeki- o büyük sır; devasa boyutlarda birer kara delik!

Evren ve Galaksimiz

Tarih boyunca insanlar, keşfetme arzularına yenik düşerek, tutkulu bir şekilde evrenin kökenini anlamak istemişler; kozmoloji üzerine derin düşüncelere dalmışlardır. Kimileri doğu tarafından, tan vaktinin kızıllığı içinden heyula gibi yükselip, batıdan karanlıklar içine batan parlak sarı devin kudreti karşısında şok olup ona tanrısal vasıflar atfetmişti. Kimileri onun batışıyla ortaya çıkan lekeli bir yüze ancak harika, esrarengiz ve bir o kadar da meşum gümüşi parıltıya sahip uydumuza bakarak, onu, zihinlerinin karanlık dehlizlerinde yer alan efsanevi korkunç yaratıkları ortaya çıkaran efsunlu bir tılsım olarak benimsemişti. Kimileri de berrak pınarlar kadar serin olan gece göğünü benek benek aydınlatan, krom rengi parıltılara sahip yıldızlara bakarak onları çevrelerindeki eşya ya da hayvan şekillerine benzeterek isimler takmıştı.

Atalarımız evreni anlamak için çok çabaladılar, ne yazık ki antik çağlarda evreni anlamak için gerekli düşünce ve gözleme dayanan yöntemlerimiz yoktu. Uygarlıkların çevresinde gelişen tüm ilginç olayları açıklamada doğaüstü güçlere başvuruluyordu. Günlük hayatımızın her anında sürekli karşı karşıya kaldığımız en basit olaylar bile (kara kedi görünce saçımızı çekmemiz ve kötü bir şeyin gerçekleşmemesi için kulak mememizi çekip, tahta bir zemine üç kere vurmamız gibi) sık sık kehanetlere benzer bir şey olarak betimleniyor, hatta tanımlanıyordu. Günümüzdeyse varlığı kadim çağlara dayanan, gizemlerden ve bilinmezliklerden uzak, matematik gibi akla dayalı, fiziksel doğa kanunlarıyla yasalaşmış bir düşünce sistemine sahibiz. Dünya üzerindeki kutsal veya kutsal olmayan, Tanrı tarafından herhangi bir kitap gönderilmiş ya da gönderilmemiş dinlerden sonraki bu en büyük düşünce sisteminin adı “bilim”dir. Eğer, insanoğlunun bilim macerasını ilk ilkel homonid (insansı) atalarımız Australopithecus’lara kadar dayandırırsak 4 milyon yılı aşkın bir süreçten bahsetmemiz mümkündür. Öte yandan bilimi ve bilim insanlarını tam manasıyla ele alacak olursak, Thales ile başlayan 2 bin yıllık bir zaman dilimini incelememiz gerekir ki bu da modern anlamdaki “bilim tarihi”ni temsil eder. Bilim, insanoğlunun hayal gücüyle birleşti ve böylece uzay-zaman kavrayışımızı altüst ederek evrenin başlangıcı ve geleceğimize dair bizlere yeni ufuklar bahşetti. Evren; peki evren nedir?

Evren; madde ve enerjinin bütünleşerek meydana getirdiği alanlardan oluşan uzay-zaman boyutlarını içeren yerdir. Gökyüzünde şamdanlar gibi parıldayan yıldızlar, üzerinde organik yaşamın hayat bulduğu sonsuz enginlikte kaybolmuş gezegenler, milyarlarca yıldızın doğup ölürkenki ihtişamlı görüntülerine sahne olan uzak galaksiler, yoğun kütle çekiminden dolayı aşırı eğrilmiş uzay-zaman alanı kara delikler… Hepsi “evren” tanımımız içerisinde yer alır. Burası uçsuz bucaksız muhteşem zenginliklerin ve olağanüstü güzelliklerin bulunduğu öylesine ahenkli, öylesine zarif ve öylesine kusursuz bir yerdir ki bizler onun birer parçasıyız, engin sonsuzluktaki küçük ama ölümsüz bir ışıltıyız. Henüz bilimin yetersiz olduğu Antik Çağ’da evren yalnızca Güneş Sistemi için kullanılan basit bir tanımdı.

Aydınlanma Çağı sonrası bu algı Samanyolu Galaksisi ile yer değiştirdi. Artık gelişen teknolojimiz sayesinde biliyoruz ki evren, 200 milyar galaksi ve her birinde de ortalama olarak 200 milyar (bazı kaynaklarda 400 milyar) yıldızın bulunduğu bir yerdir. Elbette ki evrende kaç galaksinin bulunduğunu kesin olarak bilmiyoruz, bizim yaptığımız sadece bilimsel bir tahmindir, bundan dolayı kimi bilimsel kaynakta galaksiler ve galaksilerde bulunan yıldız sayıları değişkenlik gösterir. Örneğin Kip Thorne, Yıldızlararası Bilimi kitabında (Interstellar -Yıldızlararası- adlı Christopher Nolan’ın yönettiği sinema filmindeki konuları inceleyen bir kitaptır.), “Görülebilen evrende kabaca bir trilyon galaksi vardır,” der ve konu hakkındaki görüşlerini şöyle dile getirir:

“En büyük galaksiler birkaç trilyon yıldız içerir ve yaklaşık bir milyon ışık yılı genişliğindedir; en küçükleri yaklaşık 10 milyon yıldıza sahiptir ve bin ışık yılı genişliğindedir. Neredeyse bütün büyük galaksilerin merkezinde güneşin ağırlığının bir milyon katı ya da daha fazla ağırlığa sahip devasa bir kara delik vardır.”

Thorne’un burada gayet güzel bir şekilde başardığı ve benim de anlatmak istediğim, evrenin sonsuz mekânı ve kavramakta bir hayli güçlük çektiğimiz zaman boyutları her insanın anlayış sınırları içinde farklılık gösterebilir; bunlar gezegenimizdeki en zeki kişiler oldukları varsayılan bilim insanları olsa bile…

Zamanın Şafağı’nın sıcak fısıltılarının tatlı ezgisi, tamı tamına 13,7 milyar yıl önce evrenimizi güzellik uykusundan uyandırdı. Bu uyanış öylesine muazzam, öylesine takdire şayan bir olaydı ki yalnızca boş bir hiçliğin içindeki derin bir sessizlikte ufacık bir kıpırdamaydı. Evrendeki her şey, bilim insanlarının adına Büyük Patlama dedikleri, yirminci yüzyıla kadar fark edilmeyen bu kıpırdamayla oluştu; uzay, zaman, madde, enerji, yıldızlar ve galaksiler… Kozmostaki milyarlarca galaksiden birisi olan bizim galaksimiz Samanyolu da buna dâhil.

Berrak, mehtapsız bir gecede gökyüzüne dikkatlice bakacak olursanız eğer, Samanyolu’nu zifiri karanlıkta boydan boya gökyüzüne doğru yayılmış, yassı bir ışık halesi, çoğu zaman ışıltılı siyah göller gibi ince bir renk kaynaşmasına sahip semavi bir kemer olarak görürsünüz. Gökadamıza uzaydan yeteri kadar uzaktan bakıldığında efsaneleri süsleyen masalsı bir güzellikte olduğuna şahitlik edebiliriz; sarmal kollarında açık kahverenginin, merkezinden dışa doğru inci beyazı, deniz mavisi ve koyu morun hâkim olduğu renklerin iç içe geçerek girift desenler oluşturduğu hayat dolu bir gökkuşağıdır adeta. Samanyolu’nun merkezinde yıldız birikintisinden kaynaklanan küresel bir şişkinlik vardır ayrıca galaksimizin sarmal kolları, ahtapot kolları gibi merkezden dışa doğru uzanır.

Ağırlığı 210 milyar güneş kütlesine eş olduğu bilinen Samanyolu Galaksisi’nin çapı yaklaşık 100.000 ışık yılıdır ve burada kimi sürekli parıltılı, kimi deniz feneri gibi yanıp sönen, kimi zarif bir şekilde uzayda salınan 200-250 milyar yıldızın yer aldığı biliniyor. Galaksinin merkezinden oldukça uzakta bulunan güneş sistemimiz, yaklaşık olarak bir uçtan 20.000 ve diğer uçtan 80.000 ışık yılı ötededir. Samanyolu’nun merkezindeki yıldızlar birbirine, Güneş Sistemi’nin de içinde bulunduğu kuşaktaki yıldızlara kıyasla çok daha yakındır.

Galaksi merkezi kozmik okyanusun çalkantılı anaforunda son derece kaotik bir yerdir. Anbean gerçekleşen süpernova patlamalarıyla (yıldız ölümü) oluşan yeni yıldızlar, uzayın ıssız karanlığındaki toz ve gaz bulutlarıyla iç içe geçip bir girdap oluşturarak, orada bulunan eski oluşum yıldızlarla çarpışmalara ve böylece yeni bir keşmekeşliğe neden olurken öte yandan da yıldız doğumlarına gebe olurlar. Samanyolu’nun merkezindeki yaşamsal kozmos döngüsü sürekli bu şekilde meydana gelir. Gökadamızda asıl dehşet verici olan şey merkezindeki devasa boyuttaki kara deliktir.

Kara Yıldızlardan Kara Deliklere

Uzaydaki dipsiz kuyular olarak nitelendirebileceğimiz kara deliklerin bilim dünyasında gün yüzüne çıkışı 18. yy.a dayanır. İngiltere Cambridge’te öğretim görevlisi olan fizikçi John Michell (1724-1793) kara delikler üzerine çalışma yapmadan önce bilim dünyasında deprem ve deprem oluşumları hakkında yaptığı mantıklı tahminler ve açıklamalarla tanınıyordu. 1755’teki Lizbon depremi jeologların ve coğrafyacıların yanı sıra fizik ve kimyayla uğraşan bilim insanlarının bu mesele üzerinde ciddi araştırmalar yapmalarını zorunlu kıldı. Bunlardan birisi olan Michell, Lizbon’daki depremden beş yıl sonra, 1760 yılında, depremlerin çoğunlukla volkanik bölgelerde görüldüğünü saptayarak buna yönelik şöyle mantıkî bir açıklama getirdi.

Yer altındaki sular volkanik ısıyla kaynıyor, sonrasında da ortaya çıkan buhar yerin altında hapsolup genleşmek istiyordu ve böylece yeryüzünde zayıf veya güçlü birtakım sarsıntılar meydana geliyordu. Öte yandan depremleri yerkürede belirli bir hızda hareket eden dalgaların oluşturduğunu dile getirmekle kalmayıp, depremin çıkış noktasını ve deprem merkezini nasıl belirleyebileceğimiz hakkında bir öneride bulundu. Şöyle ki eğer dalgaların, ulaştığı noktalara deprem noktasından ne kadar sürede geldiği bilinirse pek tabii bu depremin asıl merkezini, yani çıkış noktasını rahatlıkla belirleyebiliriz. John Michell’in fikirleri gerçekten ufuk açıcı bir yenilikte olmasından ziyade gayet mantıklı teoriler üzerine inşa edilmişti. Günümüzde deprem hakkındaki çoğu şeyi iki asır evvel bu İngiliz bilim insanının dediği şekilde yaparak modern hale getirdik.

John Michell’in bizi ilgilendiren yönü depremler konusunda olduğu gibi fizik açısından da yaptığı ileri düzeydeki mantıksal tahminleriydi. 1783’te Philosophical Transactions of the Royal Society of London (Londra Kraliyet Cemiyeti Felsefi Yazışmaları) dergisinde yayımlanan makalesinde, bir yıldızın ışığın yayılmasını engelleyecek kadar kütle çekim alanına sahip olacak şekilde büyüyüp büyüyemeyeceği sorusunu sormuştu. Depremler hakkındaki mantıklı fikirlerinden dolayı sismolojinin kurucusu sayılan Michell, üzerinde yoğunlaştığı çalışmasının odak noktası haline gelen, hayal gücü ile delilik arasındaki o ince çizgi üzerindeki bu kafa karıştırıcı soruya aradığı cevabı kısa sürede buldu. Fikirlerini mantıklı ve isabetli tahminlere dayanan, tatmin edici iki varsayımla taçlandırdı. Varsayımların ilkine göre evrende bu durumda olan çok sayıda yıldızın var olması gerekiyordu, ikincisine göre ise ışıkları bize ulaşamadığı için onları göremiyor olsak da çekim kuvvetlerini hissedebilirdik. Yaptığı hesaplamaların pek güvenilir olduğu söylenemezdi, çünkü o zaman için ne yeterli matematiğimiz ne de kara delikleri anlamlı kılan bir teorimiz henüz yoktu.

23 Mart 1749 yılında Normandiyalı Fransız bir çiftçinin oğlu olarak dünyaya gelen Pierre-Simon Laplace (1749-1827), ileride yapacağı çalışmalar sayesinde insanoğlunun evren anlayışında onlara yeni ufuklar bahşetti. Astronomi, matematik ve fizik gibi pek çok bilim dalında çalışmalara imza atan bu Fransız bilimci tarihin tozlu sayfalarına adını büyük puntolarla yazdırmayı başarmış birisidir. Henüz on sekiz yaşındayken Paris’e gitmesi hayatındaki dönüm noktalarından birisiydi; çünkü en verimli çalışmalarını buradayken verecekti. Bizler böylesi takdire şayan bir kişinin tüm çalışmalarını olmasa da konumuzla alakalı bir kısım çalışmalarını inceleyeceğiz. Kimya alanında Laplace’ın Fransız fizikçi ve kimyacı Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) ile beraber solunum ve yanma olaylarında çalıştıkları biliniyor. Böylelikle Modern Kimyanın Babası Lavoisier, bir kobayın ürettiği ısı ve karbondioksit miktarını ölçmek için bir dizi deney gerçekleştirdi. Konumuza geri dönmeden önce belirttiğim gibi Laplace çok yönlü bir bilim insanıydı fakat onun özellikle astronominin gelişimine yaptığı katkılar yadsınamaz derecede önemlidir. Galaksiler oluşumuna dair ortaya attığı “bulutsu hipotezi” ve bizim galaksimiz ve güneş sistemimiz hakkındaki çalışmaları oldukça ilginçtir. Bu konu ilginç olmasının yanı sıra biraz çetrefilli ayrıca tarihsel süreç bakımından da biraz meşakkatli olduğundan biz şimdi lafı fazla uzatmadan asıl konumuz olan karadeliklere geri dönelim.

On üç yıl sonra Fransız matematikçi ve gökbilimci Pierre-Simon Laplace da, Michell’den bağımsız olarak benzer bir çalışmada bulundu. Exposition du Systeme du Monde (Dünya Sistemi) isimli meşhur eserinde benzer varsayımlarda bulunarak böyle yıldızların var olup olmadığı hakkında ciddi çalışmalarda bulunmuş ve konu üzerine aşırı kafa yormuştu. Laplace, bir cismin yeteri kadar ağır ve yoğun olması durumunda ışığın bile kaçacak hıza ulaşamayacağını ileri sürdü. İlginç olan şudur ki Laplace yaptığı onca çalışmalar neticesinde “kara yıldızlar” hakkındaki görüşlerine kitabının sadece birinci ve ikinci baskılarında yer verdi fakat büyük olasılıkla bu görüşlerini beğenmemiş olacak ki kitabın diğer baskılarından çıkardı. Yüzyıllar sonra bu konu bilimdeki yeni bir kuramla yeniden gündeme geldi: Genel Görelilik Kuramı.

Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinin yayınlanmasından bir yıl sonra, Alman Astronom (gökbilimci) Karl Schwarzschild (1873-1916), yaklaşık yüz elli yıllık karanlık yıldızlar konusunu bu kez sağlam temeller üzerinde, altın bir tepsi ile bilim dünyasına sundu. Einstein’ın genel görelilik denklemlerini yayımlamasının ardından, çözümleri üzerinde çalışan ilk kişi olan Schwarzschild, Potsdam’daki Astrofizik Gözlemevi’nin yöneticisi olmasına karşın, Birinci Dünya Savaşı’nda Almanya’ya Rusya cephesinde hizmet etmek için gönüllü olmuş ve çalışmasını başının üzerinden vızır vızır geçen mermilerin ve düştüğü yere cehennem alevi kusan top atışlarının altında yazmıştı. Cephe hattında kurşunların vızıltısının ve topların gümbürtüsünün kesildiği o kısa aralıklarda Schwarzschild çalışmasına hiç ara vermeksizin devam ediyordu.

Karl Schwarzschild

Alman gökbilimci, genel görelilik denklemlerini kullanarak bunu tek bir yıldız üzerinde uygulamıştı fakat amacı kütlesi bir noktada yoğunlaşmış bir yıldızın etrafındaki kütle çekim olaylarını hesaplamaktı. Einstein denklemlerinin ilk kesin çözümü olarak değerlendirilen bu çalışma, yıldız veya gezegen gibi büyük kütleli cisimlerin çevresindeki uzay-zamanın nasıl biçimlendiğini belirlemekteydi. Hacmi sıfır olana kadar gittikçe büzüşen bir yıldızın durumunu incelediğinde sıra dışı bir olayla karşılaştı, böyle bir durumdaki yıldızın kütle çekimi sınırsız olarak artış gösteriyordu. Asıl ilginç olansa şuydu ki, böyle bir yıldızın yakınında kütle çekimi çok güçlü olduğundan dolayı ışık dahi ondan kurtulamıyordu. Hiç vakit kaybetmeden bu gizemi matematiğin estetik dokusu ile bir dantel misali işleyip, fiziğin şaşmaz kuramlarıyla ona latif ve zarif bir desen biçmişti.

Yaptığı çalışmalar neticesinde günümüzde Schwarzschild yarıçapı olarak bilinen, ışığın böylesi kuvvetli bir çekimden kaçabilecek hıza sahip olduğu uzaklığı hesapladı. Ayrıca yıldızın etrafını saran olay ufkunun, insanın idrak sınırlarını zorlayıp, şakaklarını zonklatan nitelikte uzay-zaman bozulmalarının gözlemlendiği bir çember olduğunu buldu. Uzayın sakinlerinden herhangi bir şey karanlık yıldıza Schwarzschild yarıçapından daha az uzaklıkta yakalanırsa onun için kurtuluş imkânı yoktur; o cisim veya nesne, bu dipsiz kuyuda karanlıklar içinde yitip gider. Bilimsel çevrelerde büyük bir heyecana yol açan bu çalışma, günümüzde “Schwarzschild Çözümü” olarak bilinir. Einstein, makaledeki zarif ve estetik matematiksel denklemlerden etkilenerek çalışmayı Prusya Akademisi’ne sundu ve böylelikle Schwarzschild’in başarısını tüm dünyaya duyurmuş oldu.

1967 yılına gelindiğinde o zamana kadar bilim dünyasında “kara yıldızlar” ya da “donmuş yıldızlar” olarak bilinen gökcisimlerini Amerikalı teorik fizikçi John Archibald Wheeler (1911-2008), Goddard Institute of Space Studies’de bir konuşma yaparken, kara delik olarak isimlendirdi. Ve günümüzde de halen bu terim geçerlidir ki artık gayet popüler bir kelime olarak insanların dillerine dolanmış bulunmaktadır.

Işık Hırsızı

Evrenimizde maddenin, enerjinin, hatta ve hatta ışığın dahi kaçamayacağı kozmik cisimler vardır. Kara delikler bu kategori içindeki en ünlü kozmik nesnelerdir. Onlar kozmosun ışık hırsızıdırlar. Kara delik; kütleli bir cismin kütle çekiminin aşırı ölçüde artması sonucunda kendi içine çökmeye başlayarak cismin bir taneciğe dönüşene dek büzülmesi sonucu geriye kalan aşırı derecede eğrilmiş uzay-zaman bölgesidir. Orada kütleçekim öylesine kuvvetlidir ki, her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden -evrende en hızlı sayılan ışık bile kaçamaz ki bu yüzden “kara delik” olarak isimlendirilir- kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü boyutlara ulaşır.

Kara delikler uzayda parıldayan sıradan bir yıldızın ölümü (süpernova) ile oluşurlar. Meydana gelen süpernova yeni yıldızların oluşumuna ön ayak olurken, ölen yıldız dış çeper denilen yapısal kısmını uzayın karanlık bölgelerine doğru püskürtür. Burada ilginç olan şudur ki yıldızın çekirdeği inanılmaz derecede bir süratle büzüşerek içe doğru çöker. Bununla doğru orantılı olarak çekirdekteki yoğunluk ve sıcaklık da hızla artar, eğer çekirdeğin kütlesi normal düzeydeyse nötron yıldızı meydana gelir ancak kütlesi yeterince büyükse çekirdeğin sonsuz yoğunlukta bir nokta olan tekilliğe dek büzüşmesini engelleyecek hiçbir kuvvet yoktur. İşte size kozmosun ücra köşesinde korkunç bir kara delik! 6 milyon yıl önce oluştuğu düşünülen, gezegenimizden 6.000 ışık yılı uzaklıkta olan ve saniyede 800 kez dönen Cygnus X-1, bilim insanları tarafından keşfedilen ilk kara deliktir. 1964’te ilk defa varlığından haberdar olduğumuz bu yapının kara delik olduğu hakkında anlaşmazlıklar vardı ancak 1971-1972 yıllarındaki araştırmalar sayesinde bunun bir kara delik olduğu anlaşıldı.

Bilindiği üzere kara deliklerin herhangi bir yüzeyi yoktur ancak olay ufku denilen sınırları vardır. Burası kara deliklerin etrafındaki uzay-zaman dokusuna yaptıkları çapraşık, grotesk bir yıkım sonucu uzay ve zamanın farklı şekillerde bükülerek oluşturduğu -genellikle dairesel- sınırdır. Olay ufkunun sınırlarındaki enerji veya maddesel boyuta sahip hiçbir şey, kaçamaz. Burada kara deliğin kütle çekimsel kuvveti öylesine yoğundur ki madde veya ışık, hızla kara delik içerisine çekilir; yutulan bu nesneler ya da olgular ışık hızına ulaşarak akıl almaz derecede enerjiye sahip olur. Olay ufkunu koni şeklinde düşünebiliriz, koninin geniş ağzı olay ufkunu temsil ederken en uçtaki sivri yere tekillik noktası denir.

Fizikçiler herhangi bir değerin sonsuzluğa doğru yöneldiği noktaya tekillik demektedir fakat tanım itibariyle tekillik, madde yoğunluğu ya da kütle çekim alanı gibi temel fiziksel niceliklerin sonsuz değerler almasından dolayı fizik yasalarının matematiksel tanımlarının geçerliliklerini kaybettikleri uzay-zamanın bazı kısmi konumlarıdır. Farklı bir tanım olarak şöyle diyebiliriz: Uzay-zamanda meydana gelen delinme sonucunda ortaya çıkan ve bilim insanları tarafından üç boyutlu olmayıp sıfır hacimli olarak kabul edilen “şey”dir.

Uzaydaki kara deliklerin yerlerini tespit etmek tahmin edileceği üzere çok kolaydır; çünkü kara delikler muazzam kütle çekimleri nedeniyle üzerine gelen ışığı bile yuttuklarından dolayı ışığın izlediği yol üzerinde bir gölgenin, karartının olduğu gayet net olarak gözükür. Sanılanın aksine kara delikler her şeyi yutmazlar. Eğer böyle bir şey söz konusu olsaydı doğal olarak galaksi oluşumlarından bahsedilemezdi; çünkü kara delik önüne gelen her yıldızı ve göktaşını bir elektrikli süpürge gibi içine çekip yutardı. Herhangi bir yıldızın veya nesnenin kara delik tarafından yutulması için olay ufkunun kırmızıçizgisi olarak nitelendirebileceğimiz Schwarzschild yarıçapını geçmesi gerekir. Kırmızıçizgi ihlal edilirse o cisim kara deliğin azabından nasibini alır! Nitekim geçen yılın ekim ayında bilim dünyası böyle bir duruma şahit oldu. Bizden 290 milyon ışık yılı ötedeki PGC 043234 isimli galaksinin merkezindeki kara delik, yakınından geçen, kütlesi Güneş’in birkaç milyon katı olan bir yıldızı yavaşça parçalarına ayırdıktan sonra güzelce karanlık midesine indirdi.

Yeterince kütleye sahip herhangi bir göktaşı ya da yıldız kara delik tarafından yutulursa, yıldızdan arta kalanların bir kısmı daha sonra olay ufku içinden dışarı doğru atılır. Yıldız artıklarının dışarı atılmasıyla kara delik içinden (genellikle kutup bölgelerinden) uzayın ıssız ve soğuk karanlığına doğru kozmik bir ışık sütunu çıkar. Astrofizikte buna kara delik jetleri denir. Kara delik jetleri, madde ve ışık yutulurken kütleli bir kara deliğin kuzey ve güney kutup bölgelerinden, manyetik alan tarafından etraftaki her şeyin dışa doğru fışkırmasıyla oluşur. Genellikle elektron ve proton gibi parçacıklardan oluşan kozmik bir çeşmedir adeta; görüntü bakımından kara deliğin alt ve üst kısmını mızrak gibi delip geçen ışık çubuğu şeklinde görünürler. Jetler ışık hızına çok ama çok yakın bir hızda uzayın karanlığında seyir halindedirler ki, kimileri kara delikten yüzlerce ve binlerce ışık yılı ötelerine kadar uzanırlar.

Galaksilerin Kalbindeki Canavar

Büyük Patlama’dan günümüze kadar evrenimiz için yaklaşık 14 milyar yıl geride kaldı. Patlamadan sonraki anlarda evrenimizin bebeklik fotoğrafına bakmak istediğimizde büyük olasılıkla onu, küçük boyutlarda fakat devasa sıcaklığa sahip bir alev topuna benzetebilirdik. “Sıfır saniye”den sonra evrenimiz korkunç denebilecek bir hızda genişlemeye başladı ve ilk üç dakikanın sonunda kozmik alev topunun sıcaklığı yaklaşık bir milyar dereceye düştü. Bundan sonra da kütleçekimin sahneye çıkarak uzaydaki gaz, toz ve kaya parçalarını bir araya getirip yıldızları ve galaksileri ortaya çıkarması için de yaklaşık bir o kadar yılın geçmesi gerekti. Amerikalı astrofizikçi Neil deGrasse Tyson’ın ifadeleriyle galaksileri tanımlayacak olursak; “Kütleçekimsel tohum, çekici bir güç olarak çalıştı ve çevresindeki gökcisimlerini bir araya toplayıp kümeler halinde birikmelerini sağladı. Onlara bugün galaksiler diyoruz.”

Uzayın meşum zifiri karanlığında ışıl ışıl parıldayarak şekillenen ilk ilkel yıldızların ataları Güneş’ten çok büyüktüler; böylelikle yakıtlarını hızlıca tüketerek süpernova patlamaları sonucunda dev kara deliklere dönüştüler. Yoğun kütle çekimleri sayesinde kara delikler, uzayda başıboş gezen gökcisimlerini ve deniz feneri gibi parıldayıp sönerek adeta karanlık gökyüzünde göz kırpan yıldızları bir araya toplayarak galaksilerin giderek büyümesinde en önemli etken oldular. Karadelik etrafında şekillenen galaksi giderek büyürken doğal olarak kütle çekimsel güç de artmış oldu.

Gökadamızın soğuk ve karanlığın hüküm sürdüğü merkez bölgesinde parlak, ışıltılı, canlı renklere sahip çok yoğun bir astronomik gökcismi bulunur. Bu gizemli cisim Güneş’e 27.000 ışık yılı mesafede, güney gök kürede, Zodyak kuşağındaki (içinde Güneş’in ve gezegenlerin döndüğü kuşak) modern seksen sekiz takımyıldızından birisi olan Akrep (Scorpius) ve onun doğusundaki Yay (Sagittarius) takımyıldızları sınırında yer alır. Astronom ve kozmologlar arasında Sagittarius A olarak anılan bu cisim muazzam derecede çekim kuvvetine sahip inanılmaz ölçüde büyük bir kara deliktir ve galaksimizin tam merkezinde bulunmaktadır. Oh, sakın bunu garipsemeyip, bizi de yutar mı, diyerek korkuya kapılmayın çünkü bu galaksiler için sıradan bir durum, ayrıca bu kara delik bizim gezegenimize oldukça uzak. Ayrıca her galaksinin kalbinde -Güneş’ten binlerce kat büyük- devasa boyutlarda süper kütleli bir kara delik bulunur; bizim komşu galaksimiz olarak nitelendirebileceğimiz Andromeda Galaksisi (Samanyolu’na en yakın gökadadır) buna örnek gösterilebilir.

Andromeda Galaksisi (Messier 31, M31 veya NGC 224 olarak da bilinir) galaksimize 2,5 milyon ışık yılı uzaklıktaki sarmal bir gökadadır. Bilindiği üzere uzayda mesafe ölçmek için yeryüzünde kullandığımız metre ve kilometre gibi ölçüm birimleri kullanılmaz çünkü bu mesafe ölçümleri uzayın sonsuz enginliğinde devede kulak kalır. Kozmosun kozmik uzunluk ölçü birimi ışık hızıdır ve ışık boşlukta 300.000 kilometre hızla ilerler. Örneğin güneş ışığı bize 8 ışık dakikasında gelir ki, mantık çerçevesinde değerlendirildiğinde biz Güneş’in 8 dakika önceki haline şahit olmuş oluruz. Biz bu galaksiyi 2,5 milyon ışık yılı önceki haliyle görmekteyiz; yani kısacası Andromeda Galaksisi’nden çıkan ışık bize ulaştığı andaki halinde, insansı atalarımız yeryüzünün bakir toprakları üzerinde dik durmaya çalışıyordu! Pek çok yönden bizim galaksimize benzer özellik gösteren komşu galaksimiz, adını Yunan mitolojisindeki bir karakter olan Prenses Andromeda’dan alır; dilimizdeki karşılığı Zincirli Prenses veya zincire vurulmuş kız olarak bilinir. Andromeda’nın çapı 260.000 ışık yılıdır (Samanyolu’nun yaklaşık 2,5 katıdır) ve 1 trilyon yıldıza (galaksimizdeki yıldız sayısının dört katı) ev sahipliği yaptığı düşünülen gökadanın eni ise 100.000 ışık yılıdır. Galaksinin merkezinde Samanyolu’nda olduğu gibi süper kütleli bir kara delik mevcut.

M31 üzerinde teleskop uydularıyla yapılan çalışmalarda galaksi merkezindeki yoğun parlaklık gökbilimcilerin dikkatinden kaçmadı. Bildiğiniz gibi kara deliklerin varlığından, çevrelerine yaydıkları X-ışınları gibi radyo dalgaları sayesinde haberdar oluyoruz. Gökbilimciler de yaptıkları gözlemler sırasında Andromeda’nın merkezinde bulunan binlerce ışık yılı uzunluğundaki yoğun parlaklıktan X-ışını sinyalleri aldıklarını fark ettiler. Kılı kırk yararcasına yapılan çalışmalar neticesinde M31’in merkezindeki parlaklığın beş noktacıktan kaynaklandığını buldular ve bu noktasal kaynakların arasından CXOJ004244.2+411608’in X-ışın tayfı verdiğini gördüklerinde artık bilmeceyi çözmüşlerdi: Andromeda’da bizim galaksimizde olduğu gibi süper kütleli bir kara delik mevcuttu ve kütlesi 30 x 106 Güneş kütlesine karşılık geliyordu! Bazen galaksilerin merkezindeki bu sayı ikiye çıkabilir zira kozmosta çift kara deliğe sahip galaksilerin bulunduğunu da biliyoruz.

Galaksimizden yaklaşık 160 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan NGC 3393 bu özelliklere sahip bir gökadadır. Samanyolu benzeri sarmal bir galaksi olan NGC 3393’ün merkezinde birbirinden 490 ışık yılı gibi kısa bir uzaklıkta olan iki kara delik bulunur. Bu uzaklığı dünyasal ölçekte kendi kısacık yaşantılarımız doğrultusunda ele alarak değerlendirmeyin sakın; bizim için olağanüstü bir zaman ve uzunluk teşkil eden bu sayısal veri kozmik ölçekte çok ama çok kısa bir mesafeyi temsil eder. Şöyle ki bir galakside iki tane kara deliğin varlığı bu gökadanın uzun zaman önce iki gökadanın birleşmesiyle oluştuğunu göstermektedir. Bu tür galaksiler eşit büyüklükteki iki sarmal gökada veya büyük bir gökada ile ilkinden daha da küçük bir gökadanın birleşmesi yoluyla oluşur; böylece galaksinin merkezinde bir çift kara delik meydana gelir!

Evrendeki kara delikler oluşum bakımından iki kısımda incelenir. Birincisi yıldız kaynaklı kara deliklerdir ki bunlar kütlece diğer kara delik oluşumlarına nazaran çok küçüktürler; Güneş’in kütlesinden yaklaşık 10 kat büyük bir kütleye sahiptirler. İkincisi ise süperkütleli kara deliklerdir; yani bu tür kara delikler bizlere çok ama çok uzak olduklarından aramızda, hâlihazırdaki mevcut teleskoplarımızla göremeyeceğimiz kadar hatırı sayılır binlerce ışık yılı gibi uzunca bir mesafe söz konusudur. Genel olarak galaksilerin kalbinde bu tür kara delikler bulunur. Galaksimizin merkezindeki süperkütleli karadelik sınıfına ait Sagittarius A, Güneş’in yaklaşık olarak 4 milyon katıdır. Bu, ünlü bilimkurgu yazarı Douglas Adams’ın Otostopçunun Galaksi Rehberi isimli kültleşmiş eserinde “küçük sarı güneş” derken neyi kastettiğini (kozmik ölçekte düşünüldüğünde) gayet açık bir şekilde ifade eden harika bir örnek olsa gerek!

Sagittarius A gaz yutan, karmaşık bir radyo dalgaları kaynağı; yıldızları yörüngelerinden koparıp afiyetle mideye indiren, olağanüstü parlaklığa sahip, esrarengiz bir canavar gibidir. Saydığım bu özellikler herhangi bir karadelik için de geçerli olmasına rağmen onlar süperkütleli bir karadelik kadar güçlü radyo dalgaları ve parıltılar yaymazlar. Sagittarius A’nın çok parlak olmasının nedeni uzaydaki başıboş göktaşlarını, yıldızlar arası gaz ve toz bulutlarını kütleçekim etkisine alıp olay ufku sınırlarından kolaylıkla geçirerek mideye indirmesidir. Sonrasında bir kısım maddeyi kusarak (karadelik jeti) dışarıya çıkarması ona güçlü bir parıltı kazandırır. Bu süperkütleli karadeliğin yakınında, yerinde duramayan, haylaz mı haylaz, çok şımarık 28 tane yıldız bulunmaktadır.

İşin ilginç olan tarafı şudur ki yıldızlar Sagittarius A’nın olağanüstü derecedeki kütleçekiminden etkilenip, saniyede 5 bin kilometre gibi akıl almaz bir hızla etrafında dönmekteler; bu durum biraz da galaksinin merkezinde olmalarından kaynaklanmakta. Nitekim burası -galaktik merkez- kaotik bir hâkimiyetin sürdüğü bir bölge ve bu bölge galaksinin dönüşünün ana merkezi niteliğinde olduğu için dairesel hareketin basit mantığı çerçevesinde, merkezden dışa doğru dönüş hızında bir yavaşlama söz konusudur. Galaktik merkezin kaotik ortamında bulunmanız ve merkeze yakın olmanız demek hem kütleçekim kuvvetinden hem de dairesel harekete bağlı olarak dönüş hızından iyi veya kötü en fazla sizin etkilenmeniz demektir. Bu durumu şöyle düşünebilirsiniz; örneğin önünüzde bir bardak çay var ve çayı kaşık yardımıyla hızlı bir şekilde karıştırıyorsunuz. Bir süre sonra kaşığı çayın içinden çıkarıp çay yüzeyindeki dairesel hareketi inceleyin. Hiç kuşkusuz, çayın merkezinden tabanına doğru inen bir girdap görecek ve kısa bir süre geçtikten sonra bardağın çeperlerine doğru dönüşün yavaşladığını ve yavaşlarken dahi merkezdeki hareketin ona nazaran hep daha hızlı olduğunu gözlemleyeceksiniz. İşte galaksilerin merkezi de bu şekildedir; merkezdeki dönüş hızı dış kollara nazaran her daim hızlıdır.

Sagittarius A’nın olay ufku -karadelik içine düşen maddenin geri dönüşü olmayan noktası- Dünya ile Güneş arası mesafesinin onda biridir (yaklaşık 15 milyon km). Yapısal olarak Sagittarius A iki ana kolla çevrelenmiştir: Sagittarius Doğu ve Sagittarius Batı. Süperkütleli karadeliğin doğusunda, 100.000 yıl önce gerçekleştiği tahmin edilen ve halen güçlü radyo dalgaları yayan, 25 ışık yılı boyunca uzayın karanlığına yayılmış bir süpernova kalıntısı bulunuyor. Batısındaysa üç kollu, yüzüğe benzer, minik bir spiral vardır. Bu kısım termik olması ve içinde iyonlaşmış hidrojen ihtiva etmesi bakımından dikkat çekicidir. Sagittarius A’nın batı kolundaki bu spiral uzaydaki gaz ve toz bulutlarından meydana gelmiş olmasının yanı sıra yüzüğe benzer bir yapıya sahiptir. Böyle olmasının nedeni etrafını saran disktir. Dikkat çekici olan bu yapı, karadeliğin etrafında inanılmaz bir hızla dönerken ayrıca onun sofrasında ufacık, lezzetli mi lezzetli bir meze gibidir. Zira dönüş sırasında disk girdaba giren bir gemiden farksız oluyor; kütleçekimin engellenemez olağanüstü gücüne karşı boyun eğerek minik bir lokma olmaktan kurtulamıyor.

Bilim insanlarının yaptığı son araştırmalara göre Sagittarius A yaklaşık 10 milyon yıl sonra kendine büyük bir ziyafet çekebilir. Nereden mi biliyorlar? Elbette ki bilim insanları yapılan gözlemlere dayanarak matematiksel ve fiziksel değerlendirmeler neticesinde bunları tahmin ediyorlar! Zira galaksimizin kalbinde yer alan süperkütleli karadeliğin 400 ışık yılı ötesinde tahminen 30 milyon güneş kütlesine eşdeğer olacak, bulutumsu bir yapıdaki kozmik madde yığını söz konusu. Bugüne kadar sadece atıştırmalıklarla yetinen Sagittarius A, nihayetinde müreffeh bir sofrada tıka basa karnını doyurabilecek. Büyük ihtimalle ben ve şu an bu yazıyı okuyan sizler o ana şahit olamayacağız! Kim bilir belki insanoğlu yapacağı önemli buluşlar neticesinde türümüzün çok ama çok uzun bir yaşama sahip olmasını sağlayacak birkaç buluşa imza atabilir! Belki de bilimkurgu filmlerinde sıkça şahit olduğumuz gibi buzdolabına benzer bir yaşam ünitesi bulunabilir! Böylece o ünite içinde sadece belli ihtiyaçlarımızı karşılayacak hücresel faaliyetlerimizin yavaş işlemesi sonucu uzun bir hayata sahip olabiliriz.

Tabii ki bunu zaman gösterecek ama şu anki bilimimiz ve teknolojimizle bunu gerçekleştirmemiz, en azından otuz veya kırk sene içerisinde, pek mümkün değilmiş gibi görünüyor ancak evrende her şey, küçük ihtimaller söz konusu da olsa, mümkün olabilir! Bunun örneklerine kozmosun dört bir tarafında her an şahit olmaktayız. En basiti benim ve sizin dünyaya gelme ihtimaliniz (anne rahminde var olma ihtimali) yetmiş milyonda birdi! Çok küçük bir olasılıktı ancak işte hepimiz buradayız!

Bizler Sagittarius A’ya şimdiden afiyet olsun dileklerimizi sunarak yazımıza son vermiş olalım: Afiyet olsun Işık Hırsızı!

Yazan: Ö. Faruk Kırmacı | Düzenleyen: Şule Ölez (Evrim Ağacı)

Kaynaklar ve İleri Okuma:

• Greene, Brian, Evrenin Zarafeti, TÜBİTAK Yayınları, Ankara 2013
• Greene, Brian, Saklı Gerçeklik, TÜBİTAK Yayınları, İstanbul 2013
• Hawking, Stephen, Karadelikler ve Bebek Evrenler, ALFA Yayınları, 1.Basım: Mart 2013
• Hawking, Stephen, Zamanın Kısa Tarihi, ALFA Yayınları, 11. Basım: Eylül 2015
• Kaku, Michio, Einstein’ın Evreni, ODTÜ Yayınları, 1.Basım, 2012
• Mason, Stephen F. Bilimler Tarihi, Türk Tarih Kurumu, Ankara 2013
• Sagan, Carl, Cosmos, Altın Kitaplar, 11.Basım: Eylül 2015
• Tez, Prof. Dr. Zeki, Kimya Tarihi, Nobel Basım Dağıtım, 2. Baskı, Şubat 2010
• Thorne, Kip Yıldızlararası Bilimi, Çeviren: Barış Gönülşen, Alfa Yayınları, Şubat 2015, s:32