Güncellendi: . Yazı baştan yazıldı; bilgiler ve kaynaklar yeniden doğrulandı.
Kısaca: Kara delik, kütleçekiminin o kadar güçlü olduğu bir uzay bölgesidir ki içinden hiçbir şey, ışık bile kaçamaz. Bu bölgenin sınırına olay ufku denir. Yıldız kütleli kara delikler, Güneş’ten kat kat büyük yıldızların ömürlerinin sonunda çekirdeklerinin çökmesiyle oluşur. Galaksilerin merkezlerinde ise milyonlarca, hatta milyarlarca Güneş kütlesinde süper kütleli kara delikler bulunur. Samanyolu’nun merkezindeki Yay A* yaklaşık 4,3 milyon Güneş kütlesindedir.

Kara delik nedir?
Bir taşı yukarı atarsanız geri düşer. Daha hızlı atarsanız daha yükseğe çıkar. Saniyede yaklaşık 11,2 kilometre hızla atabilseydiniz, taş Dünya’nın çekiminden kurtulup uzaya kaçardı. Bu hıza kurtulma hızı denir. Bir cisim ne kadar kütleli ve ne kadar küçükse, yüzeyinden kurtulma hızı o kadar büyük olur.
Bir cismin kütlesini yeterince küçük bir hacme sıkıştırırsanız, kurtulma hızı ışık hızını aşar. Evrende hiçbir şey ışıktan hızlı gidemediği için böyle bir bölgeden hiçbir şey çıkamaz. İşte bu bölgeye kara delik denir. Hiçbir şeyin geri dönemediği sınırın adı ise olay ufkudur: Ufkun içinde olan bir olayın haberi dışarıya asla ulaşamaz.
Bu, Einstein’ın genel görelilik kuramına göre aslında bir “hız” meselesinden daha derindir. Kütle uzay-zamanı büker ve kara deliğin içinde bu bükülme o kadar şiddetlidir ki bütün yollar içeri doğru gider. Olay ufkunu geçen bir cisim için “dışarı” diye bir yön kalmaz.
Kara delik bir delik değildir
Adına rağmen kara delik uzayda açılmış bir delik ya da başka bir yere geçit değildir. Çok yoğun bir kütle bölgesidir. Uzaktan bakıldığında aynı kütledeki herhangi bir cisim gibi çeker. Güneş bir anda aynı kütlede bir kara deliğe dönüşseydi Dünya’nın yörüngesi hiç değişmezdi; yalnızca ışık ve ısı kesilirdi. Kara delikler ancak çok yaklaşan şeyleri yutar.
Kara delik nasıl oluşur?
Bir yıldız, hayatı boyunca iki kuvvetin dengesiyle ayakta durur: Kendi kütleçekimi onu içe doğru sıkıştırmaya çalışır, çekirdekteki füzyonun ürettiği ısı ve basınç ise dışa doğru iter. Yakıt bittiğinde bu denge bozulur.
Güneş gibi yıldızlar sonunda beyaz cüceye dönüşür; Güneş’in nasıl öleceğini Güneş Ne Zaman ve Nasıl Ölecek? yazımızda anlattık. Güneş’ten çok daha büyük yıldızlarda ise çekirdek demire kadar füzyon yaptıktan sonra enerji üretemez hâle gelir ve saniyeden kısa bir sürede kendi üstüne çöker. Dış katmanlar bir süpernova patlamasıyla uzaya savrulur.
Geride kalan çekirdek yaklaşık 2–3 Güneş kütlesinden hafifse bir nötron yıldızı olur: Bir şehir büyüklüğünde, atom çekirdeği yoğunluğunda bir küre. Çekirdek bundan ağırsa, nötronların direnci bile çöküşü durduramaz ve çekirdek bir kara deliğe dönüşür. Bazı çok büyük yıldızların süpernova olmadan doğrudan kara deliğe çöktüğü de düşünülüyor.
Galaksilerin merkezindeki milyarlarca Güneş kütlesindeki dev kara deliklerin nasıl oluştuğu ise astrofiziğin büyük sorularından biri. James Webb Uzay Teleskobu, Büyük Patlama’dan birkaç yüz milyon yıl sonra bile milyonlarca Güneş kütlesinde kara delikler olduğunu gösterdi. Bu kadar kısa sürede bu kadar büyümeleri, mevcut modelleri zorluyor.
Kara delik türleri
| Tür | Kütle | Nasıl oluşur? | Örnek |
|---|---|---|---|
| Yıldız kütleli | Güneş’in birkaç katından ~100 katına | Büyük kütleli yıldızların çökmesiyle | Cygnus X-1 (≈ 21 Güneş kütlesi) |
| Orta kütleli | Yüzlerce ile yüz binlerce Güneş kütlesi | Belirsiz; kümelerde birleşmelerle olabilir | Az sayıda güçlü aday |
| Süper kütleli | Milyonlarca ile milyarlarca Güneş kütlesi | Belirsiz; galaksilerle birlikte büyüdüler | Yay A* (4,3 milyon), M87* (6,5 milyar) |
| İlkel (varsayımsal) | Çok küçükten çok büyüğe | Büyük Patlama’dan hemen sonra, kuramsal | Henüz gözlenmedi |
Samanyolu’nda yalnızca yıldız kütleli kara deliklerin 100 milyon civarında olduğu tahmin ediliyor. Ama bunların çok azını bulabiliyoruz, çünkü yalnız başına duran bir kara delik neredeyse hiç iz bırakmaz. Bildiklerimizin çoğu, bir yıldızla birlikte dolanan ve o yıldızdan gaz çeken kara deliklerdir.
Bir kara deliğin yapısı
- Tekillik: Genel göreliliğe göre kara deliğin merkezinde bütün kütlenin sonsuz yoğunlukta toplandığı bir nokta vardır. Ama fizikçilerin çoğu bunu kuramın burada çöktüğünün işareti olarak görüyor. Merkezde gerçekte ne olduğunu anlamak için kuantum fiziğiyle kütleçekimini birleştiren bir kurama ihtiyaç var.
- Olay ufku: Geri dönüşün olmadığı sınır. Dönmeyen bir kara delik için yarıçapı Schwarzschild yarıçapıdır: Güneş kütlesi başına yaklaşık 3 km.
- Foton küresi: Olay ufkunun 1,5 katı uzaklıkta, ışığın bile kara deliğin çevresinde çember çizerek dolanabildiği bölge. Kara delik görüntülerindeki parlak halka bu bölgenin yakınından gelen ışıktır.
- Yığılma diski: Kara deliğe düşen gaz doğrudan içeri girmez, girdap gibi dönerek bir disk oluşturur. Sürtünmeyle milyonlarca dereceye ısınan disk, X-ışınlarında parlar. Evrendeki en parlak cisimlerden bazıları, yani kuasarlar, aslında süper kütleli kara deliklerin çevresindeki bu disklerdir.
- Jetler: Bazı kara delikler, dönen manyetik alanlar sayesinde kutuplarından neredeyse ışık hızında madde püskürtür. Bu jetler binlerce ışık yılı uzanabilir.
Dünya kara delik olsaydı ne kadar olurdu?
Her cismin, bütün kütlesi sıkıştırılırsa kara deliğe dönüşeceği bir yarıçap vardır. Buna Schwarzschild yarıçapı denir ve kütleyle doğru orantılıdır: Güneş kütlesi başına yaklaşık 3 kilometre.
Yani bütün Dünya’yı bir fındık büyüklüğüne sıkıştırabilseydik bir kara delik elde ederdik. Bunun neden pratikte mümkün olmadığını Hadi Dünya’yı Karadelik Yapalım! yazımızda eğlenceli bir hesapla anlattık.
Kara deliğe düşerseniz ne olur?
Bu sorunun cevabı kara deliğin büyüklüğüne bağlı. Küçük, yıldız kütleli bir kara deliğe ayaklarınız önde yaklaştığınızı düşünün. Ayaklarınız başınızdan çok daha güçlü çekilir. Bu fark o kadar büyür ki olay ufkuna varmadan uzayıp incelerek parçalanırsınız. Fizikçiler buna, biraz da şakayla, spagettileşme der.
Süper kütleli bir kara delikte ise durum şaşırtıcı biçimde farklıdır. Olay ufku o kadar büyüktür ki orada çekim farkı hissedilmeyecek kadar küçüktür. Ufku hiçbir şey fark etmeden geçebilirsiniz. Ama geçtiğiniz anda kaderiniz belli olur: Ne kadar güçlü bir roketiniz olursa olsun, merkeze doğru gitmekten başka yol kalmaz.
Dışarıdan sizi izleyen bir arkadaşınız ise bambaşka bir şey görür. Genel göreliliğe göre güçlü kütleçekimi zamanı yavaşlatır. Arkadaşınıza göre siz ufka yaklaştıkça yavaşlar, kızarır ve sönükleşirsiniz; ufku geçtiğinizi hiçbir zaman göremez.
Kara delikleri nasıl biliyoruz?
Kara delikler ışık yaymadığı için uzun süre yalnızca kâğıt üzerinde var oldu. 1783’te John Michell ve 1796’da Pierre-Simon Laplace, ışığın bile kaçamayacağı “karanlık yıldızlar” fikrini ortaya attı. 1916’da Karl Schwarzschild, Einstein’ın denklemlerinin ilk kesin çözümünü bularak bugün kara delik dediğimiz cismi matematikle tanımladı. “Kara delik” adı ise 1960’larda yaygınlaştı. Bugün kara deliklerin varlığını birkaç bağımsız yoldan biliyoruz:
- X-ışını çiftleri: 1970’lerin başında Kuğu takımyıldızındaki Cygnus X-1’in, görünmeyen ama çok kütleli bir eşin çevresinde dolanan bir yıldız olduğu anlaşıldı. Eş, bir nötron yıldızı olamayacak kadar ağırdı: İlk güçlü kara delik adayı.
- Galaksimizin merkezinde dolanan yıldızlar: Reinhard Genzel ve Andrea Ghez’in ekipleri, Samanyolu’nun merkezindeki yıldızların yörüngelerini 30 yıla yakın izledi. Yıldızlar görünmeyen, yaklaşık 4,3 milyon Güneş kütlesinde, çok küçük bir cismin çevresinde dolanıyordu. Bu çalışma 2020 Nobel Fizik Ödülü’nü kazandı; ödülün diğer yarısı kara deliklerin oluşumunun genel göreliliğin sağlam bir sonucu olduğunu gösteren Roger Penrose’a verildi.
- Kütleçekim dalgaları: 14 Eylül 2015’te LIGO dedektörleri, 1,3 milyar ışık yılı uzaktaki iki kara deliğin birleşmesinden gelen uzay-zaman titreşimlerini yakaladı. 36 ve 29 Güneş kütlesindeki iki kara delik birleşmiş, yaklaşık 3 Güneş kütlesi enerji olarak uzaya yayılmıştı.
- Kara delik görüntüleri: Dünya’nın dört bir yanındaki radyo teleskoplarını birleştiren Event Horizon Telescope, 2019’da M87 galaksisinin merkezindeki 6,5 milyar Güneş kütlesindeki kara deliğin, 2022’de de Samanyolu’nun merkezindeki Yay A*’nın gölgesini görüntüledi.
Samanyolu’nun merkezindeki bu dev kara deliğin galaksimizdeki yerini Samanyolu Galaksisi Ne Kadar Büyük? yazımızda görebilirsiniz.
Kara delikler sonsuza kadar yaşar mı?
1974’te Stephen Hawking, kuantum fiziğini kara deliklerin olay ufkuna uyguladığında şaşırtıcı bir sonuca vardı: Kara delikler tamamen kara değildir, çok zayıf bir ışınım yayar ve bu yolla çok yavaş kütle kaybeder. Bu ışınıma Hawking ışınımı denir.
Ama süreç inanılmaz derecede yavaştır. Güneş kütlesindeki bir kara deliğin bu yolla tamamen buharlaşması 10⁶⁷ yıldan uzun sürer; bu, evrenin bugünkü yaşının 10⁵⁶ katından da fazla. Hawking ışınımı henüz gözlenmedi, ama kara deliklerin içine düşen bilginin ne olduğu sorusunu, yani bilgi paradoksunu doğurdu. Bu tartışmanın bir bölümünü Solucan Delikleri ve Bilgi Paradoksu yazımızda ele aldık.
Sık sorulan sorular
Kara delik nedir?
Kara delik, kütleçekiminin o kadar güçlü olduğu bir uzay bölgesidir ki içinden hiçbir şey, ışık bile kaçamaz. Bu bölgenin sınırına olay ufku denir. Kara delikler çok büyük bir kütlenin çok küçük bir hacme sıkışmasıyla oluşur. Işık yaymadıkları için doğrudan görülemezler; çevrelerine yaptıkları etkiyle bulunurlar.
Kara delik nasıl oluşur?
Yıldız kütleli kara delikler, Güneş’ten kat kat büyük yıldızların ömürlerinin sonunda çekirdeklerinin kendi ağırlığı altında çökmesiyle oluşur. Çekirdek bir nötron yıldızının dayanabileceği kütleyi aşarsa hiçbir kuvvet çöküşü durduramaz. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin nasıl bu kadar büyüdüğü ise hâlâ araştırılıyor.
Güneş kara deliğe dönüşebilir mi?
Hayır. Güneş’in kütlesi kara delik olmaya yetmez. Güneş yaklaşık 5 milyar yıl sonra kırmızı deve dönüşecek, sonra dış katmanlarını atıp Dünya büyüklüğünde bir beyaz cüceye dönüşecek. Kara delik oluşması için yıldızın Güneş’ten çok daha büyük olması gerekir.
Kara deliğe düşen bir şeye ne olur?
Küçük bir kara deliğe yaklaşan bir cisim, ona yakın tarafı uzak tarafından çok daha güçlü çekildiği için olay ufkuna varmadan uzayıp parçalanır. Buna spagettileşme denir. Süper kütleli bir kara delikte ise bu etki olay ufkunda zayıftır; bir cisim ufku fark etmeden geçebilir ama içeri girdikten sonra dışarı asla çıkamaz.
Kara delikler görülebilir mi?
Kara deliğin kendisi ışık yaymaz, ama çevresindeki gaz kara deliğe düşerken milyonlarca dereceye ısınıp parlar. Event Horizon Telescope 2019’da M87 galaksisinin merkezindeki, 2022’de de Samanyolu’nun merkezindeki kara deliğin çevresindeki bu parlak halkayı ve ortasındaki karanlık gölgeyi görüntüledi.
En yakın kara delik nerede?
Bilinen en yakın kara delikler birkaç bin ışık yılı uzaklıkta, yıldızlarla çift sistemler oluşturan yıldız kütleli kara deliklerdir. Gaia uzay teleskobunun verileriyle bulunan Gaia BH1 yaklaşık 1.560 ışık yılı uzaklıkta. Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli Yay A* ise yaklaşık 27.000 ışık yılı uzakta.
Kara delik Dünya’yı yutabilir mi?
Hayır, en azından uzaktan değil. Kara delikler kozmik elektrikli süpürge değildir; uzaktan bakıldığında aynı kütledeki bir yıldız gibi çekerler. Güneş’in yerine aynı kütlede bir kara delik konsaydı Dünya’nın yörüngesi değişmezdi, yalnızca karanlıkta kalırdık. Bilinen kara deliklerin hiçbiri Dünya için tehlike oluşturacak kadar yakın değil.
Kaynaklar
- Event Horizon Telescope Collaboration (2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 875, L1.
- Event Horizon Telescope Collaboration (2022). First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Astrophysical Journal Letters, 930, L12.
- Abbott, B. P. ve ark. (LIGO ve Virgo, 2016). Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Physical Review Letters, 116, 061102.
- GRAVITY Collaboration (2022). Mass distribution in the Galactic Center based on interferometric astrometry of multiple stellar orbits. Astronomy & Astrophysics, 657, L12.
- Hawking, S. W. (1974). Black hole explosions? Nature, 248, 30–31.
- Schwarzschild, K. (1916). On the gravitational field of a mass point according to Einstein’s theory (İngilizce çevirisi, arXiv).
- The Nobel Prize in Physics 2020: Press release, NobelPrize.org.
- Black Holes, NASA Science.
Bunlar da ilginizi çekebilir
- Kara Delikler Hakkında Her Şey: 3. Bölüm
- Hadi Dünya’yı Karadelik Yapalım!
- Buchdahl Yıldızları: Olay Ufku Olmayan Karadelikler
- İnsanlar Zaman Yolculuğu Yapmak İçin Kara Delikleri Kullanabilir mi?
- Güneş Ne Zaman ve Nasıl Ölecek?
- Astrofizik Nedir?
Astrafizik sitesinden daha fazla şey keşfedin
Son gönderilerin e-postanıza gönderilmesi için abone olun.