Ana sayfa Astronomi Evrenle söyleşiler 4: Bir karadelikle söyleşi

Evrenle söyleşiler 4: Bir karadelikle söyleşi

1268
PAYLAŞ
Olaki olay ufkuna gireriz diye, kara delik sorularımızı uzaktan yanıtladı.

Richard T. Hammond

Çeviren: S. Cansu Özkan

Bu kez kara delikle söyleştik. Kara delikte ilk keşfettiğimiz şey, matematiğe olan eğilimi oluyor. Gerçekten de kara delik bize, olay ufkunu, kara delik oluşumunu, bir kara deliğin nasıl keşfedileceğini, küçük kara deliklere karşı büyük kara delikleri, solucan deliklerini ve eğri uzayı, teknik olmayan bir yaklaşımla, bir ders verir gibi açıklıyor.

 – Uzak durmaya çalışıyorum, kusura bakmayın ne olur…

 – Sizi çok iyi anlıyorum. Aslında ben de sizi, ‘Olay ufkuma girmeye kalkışırsanız, kurtulamazsınız’ diye uyaracaktım.

Belki bize biraz olay ufkundan söz etmek istersiniz…

 – Peki, o zaman Einstein’ın genel göreliliğinin alan denklemlerinden başlayalım; bu sınırlandırılmış Riemann tensörü enerji momentumuyla bağlantılıdır.

Şey… affedersiniz. Rica etsem bu konuyu biraz daha az teknik bir biçimde anlatabilir misiniz?

 – Neden olmasın. Hayal gücünüz nasıldır?

İyi olduğunu düşünüyorum.

 – Güzel. Büyük bir siyah balon düşünün. Balonun genişliği bir uçtan bir uca 1 m olsun; şimdi de 2 m, yani yarıçapı 1 m. Balonun, yarıçapı önce 10 metreye, sonra 100 metreye, sonra da birkaç kilometreye ulaşana kadar şiştiğini düşünün. Takip edebiliyor musunuz?

Şimdilik evet.

– Güzel. Şimdi de Güneş’in bütün kütlesinin bu balonun merkezinde bir noktaya sıkışmış olduğunu düşünün. Gözünüzde canlandırabilecek misiniz?

Evet, uğraşıyorum.

– Bu siyah balonun yüzeyinin, dışarıdaki her şeyin içeriye girmesine izin verdiğini, ama içerideki hiçbir şeyi dışarıya bırakmadığını düşünün. Parçacıklar, ışık, hiçbir şey.

Tek yönlü bir zar gibi mi?

– Evet, şimdi anlamaya başladınız işte. Balonun bu hayali yüzeyine olay ufku diyoruz. Başka bir görüşe göre, dönüşü olmayan noktadır.

Peki diyelim ki benim çok güçlü roket motorlarım var, yine de kurtulamaz mıyım?

– Ne yazık ki. Bir kere olay ufkunun içine girdikten sonra, artık kaderiniz bağlanır. Ne yaparsanız yapın, sonunda kendinizi yine balonun merkezinde bulursunuz. Biz buna tekillik noktası diyoruz; burası çok kötü bir yerdir; tabii ki hayatta kalamazsınız.

Madem hiçbir şey elinizden kurtulamıyor, nasıl keşfedildiniz öyleyse?

– Her daim kapımı çalan ziyaretçilerim var. O kadar çoklar ki, mesai çıkışlarındaki köprü trafiğinden beter bir trafik oluşuyor dışarıda. Barut kesiliyorlar. Hatta, etraftaki madde o kadar çok ısınıyor ki, özel bir tür X-ışını radyasyonu yayıyor. İşte sizin gördüğünüz ve ölçtüğünüz şey bu.

Bu yüzden biz aslında sizi değil, olay ufkunuzun dışındaki gazı görüyor ve yalnızca bu şekilde var olduğunuzu biliyoruz, öyle mi?

– Hem evet, hem hayır. Bir çift yıldız sisteminin parçası olduğum ortaya çıktı.

Birbirinin yörüngesinde dönen iki yıldızdan veya bir yıldız ve kendinizden mi söz ediyorsunuz?

– Evet, olay ufkumdan geçen maddelerin çoğu da bu yıldızdan geliyor. Sizin ilk fark ettiğiniz şey, olmayan bir şeyin yörüngesinde dönen yıldız eşimdi. Tabii ki ben de oradaydım, ama ilk bakışta beni görmediniz. Bu harekete yol açacak büyük bir nesne hesaplayarak X-ışınları aramaya başladınız, gözlem yaptınız, gerisi de oldu bitti işte.

Ama bir yıldızda sizin alabileceğiniz çok fazla şey var. Çiftli sistemin biri yıldızken diğeri nasıl kara delik olur?

– Uzun hikâye.

Şahsen benim dünya kadar zamanım var.

– Ben de böyle söyleyebilirdim, ama açıklamamda tüm bu zamanı kullanmamaya çalışacağım.

Teşekkürler, biraz abarttım sanırım.

 – Biliyorum, fakat ben abartmıyordum. Bizler, Jüpiter’in de açıkladığı gibi, Güneş Sistemi’nizin doğumuna benzer bir şekilde, ama daha büyük ölçekli devasa bir hidrojen bulutundan meydana geldik. Bu arada, Jüpiter’i bu kadar hayal kırıklığına uğratan ne? Zavallı çocuk.

Bilmiyorum, onun kederli hali şaşırttı beni. Neyse, diyordunuz ki…

 – Ah evet, afedersiniz. Hidrojen bulutu çöktüğü için biz de ortak kütle merkezimizin etrafında dönen iki yıldız haline geldik. Eşim olan yıldız, Güneş’inizden kütlece iki kat daha büyüktü; ben de hayatıma Güneş’inizden kütlece üç kat daha büyük, parlak ve çok mutlu bir yıldız olarak başlamıştım. Daha büyük bir yıldız olduğumdan daha hızlı yandım; hidrojenden helyuma, helyumdan karbona… Füzyon durdukça ben de soğumaya başladım, ama yörüngelerimiz bizi çok yakın hale getirdi ve ben de pireleri çeken bir köpek gibi yıldız eşimden madde çekmeye başladım. Şişmanladıkça daha çok çektim, şişmanladıkça daha çok çektim ve sonunda karbon atomları bu muazzam kütleçekim basıncına dayanamaz hale geldi. Çatır çutur sert nötronlara ayrılarak bir balon gibi patladık. Bir an için soysuzlaşmış nötron tarafından desteklenen bir nötron yıldızı haline geliyoruz diye düşündüm, ama…

Lütfen çok teknik anlatmayın…

– Kusura bakmayın, bu konuda daha fazla bilgi için bir nötron yıldızı ile görüşmelisiniz aslında. Şöyle diyeyim, kütleçekim alanı sert nötronlar için bile aşırı kuvvetliydi. Bu yüzden çok büyük bir patlama oldu. Maddenin çoğu, doğal yoğunluğunun ötesinde sıkışmıştı ve genişlediğinde Büyük Patlama’dan bu yana gerçekleşen en büyük patlamayı meydana getirdi. Sadece patlamakla kalmadı, aynı zamanda bu muazzam enerji Dünya’da rastladığınız tüm ağır elementleri de oluşturdu.

Bir dakika, yani demir, uranyum, altın, kurşun, hepsinin bu patlamadan mı geldiğini söylüyorsunuz?

– Evet, ya da onun gibi bir başka patlamadan. Aslında söyleşi yaptığınız karbon atomu bunu açıklamıştı, ama açıklaması bana biraz fazla şairane geldi.

Peki ya patlamadan sonra?

– Patlamadan sonra, kütlenin yarısından biraz daha azı geride kaldı ve çökmeye devam etti. Sonra, bir tuzak yüzey oluştu…

Tuzak yüzey mi?

– Ah, özür dilerim yine teknik oldu. Basitçe söylersek, sonrasında tek bildiğim bir olay ufkumun olduğuydu. Ne olup bittiğini anlamam biraz uzun sürdü. Ben dışarıyı görebiliyordum, ama hiç kimse içeriyi göremiyordu. Her neyse, madde bir tekilliğe çöktü, yani tek bir noktaya; böylece ben meydana geldim.

Ne doğum ama! Peki hiçbir şey bu çöküş sürecine karşı durduramaz mıydı?

– Hayır, kütleçekim diğer tüm kuvvetlerin hakkından gelir.

Anlıyorum. Peki çoğu kara delik sizinle aynı büyüklükte mi?

– Benim gibi olan çok kara delik var, ama siz büyük olanları bulmak konusunda daha şanslısınız tabii.

Ne kadar büyük?

– Ben yaklaşık bir güneş büyüklüğündeyim, ama siz son zamanlarda 10 milyon, 100 milyon güneş büyüklüğünde karadelikler gözlemliyorsunuz. Doğrusu onlar çok daha güvenli.

Daha güvenli mi?

– Evet. Olay ufkunun çok yakına gelip yine de çok güvende olabilirsiniz. Ama mesela benim olay ufkumun yakınına gelseydiniz, daha tam yaklaşmadan gelgit kuvveti sizi çoktan parçalara ayırmıştı.

Gelgit kuvveti mi?

– Büzülmüş Riemann tensörü…

Ben gene yaya kalıyorum sanırım. Söz ettiğiniz Jüpiter’in lo üzerinde uyguladığı kuvvet mi?

 – Evet, aynen öyle. Benim çekim alanım zavallı yaşlı Jüpiter’inkinden daha büyük olduğu için çok daha fazla hasara yol açabiliyorum. Bakın şimdi size göstereceğim… Hayır hayır, geri kaçmayın, karatahtanızı kullanabilir miyim?

Üzgünüm, ama gerçekten tüm bu denklemleri tam olarak anlayamadım…

– Tamam, şöyle anlatayım; eğer olay ufkuma düşseydiniz, gelgit kuvveti yaklaşık iki trilyon ton olacaktı, bu da sizi çekip ayırmaya çalışacak yaklaşık iki trilyon tonluk bir kuvvet demek oluyor.

Olur iş değil, fakat bu büyük bir kara delik için o kadar da geçerli değil, öyle mi?

 – Hayır, düşmekten dolayı burnunuz bile kanamazdı, hatta içerideki gezintinin keyfini süreceğiniz çokça vaktiniz bile olurdu.

Aklımda olsun. Bu arada, bir de çıplak tekillik diye bir ifade duydum. Bunun hakkında bir şey biliyor musunuz?

 – Söylediğim gibi, merkezimde bir tekilliğe sahibim.

Belki bir kere daha hatırlatabilirsiniz, tekillik derken neyi kastediyorsunuz?

– Peki, buraya tahtaya bakın, yarıçap sıfıra doğru inerken neler oluyor görün.

Anlıyorum, ama basit cümlelerle nasıl açıklarsınız bunu?

– Şöyle anlatayım: Sahip olduğunuz büyük miktardaki maddenin, mesela benim durumumda Güneş’inizin kütlesi kadar bir kütlenin, yani 2 x 1030 kilogramın tek bir noktada toplanması, işte tekillik bu. Fakat, olay ufkum onu örttüğü için siz bu tekilliği göremezsiniz. Eğer olay ufkum olmasaydı, tekilliğim dış dünyaya görünür olurdu, bu da tekilliğin çıplak olması işte.

Yani çıplak tekillik, olay ufku olmayan bir tekillik, öyle mi?

– Evet.

Peki bu mümkün mü?

– Einstein’ın genel görelilik kuramına göre değil. Bir tekillik oluştuğunda mutlaka bir olay ufkunun da olması gerektiği kanıtlandı.

O zaman çıplak tekillikle ilgili bütün bu spekülasyonlar niye?

– Kanıt Einstein’ın denklemlerine ve maddenin enerji ve basıncına dair belli varsayımlara dayanıyor. Eğer bu varsayımlar yanlışsa, kanıt da geçerli olmayacak. Biliyorsunuz, bu konularda açık fikirli olmak gerek.

 – İnsanlar bunlara inanıyor mu, inanmıyor mu?

– Çoğunlukla inanmıyorlar. Aslında Roger Penrose bunların kaçınılmaz olduğunu düşünüyor; bunun için de varlıklarına olanak vermeyen bir söz uydurmuş, kozmik sansür.

Ben başka bir şeyi merak ediyorum. İki kara delik çarpıştığında ne olur?

 – Daha büyük bir kara delik oluşur.

Aaa, peki daha fazla madde içinize düşerse ne oluyor?

– Daha büyük oluyorum. Olay ufkumun yarıçapı kütle ile doğru orantılı, burada tahtada göstereyim size…

Hayır teşekkür ederim, anlıyorum. Yani öyle büyümeye devam ediyorsunuz, sonra koca bir galaksiyi yalayıp yutuyorsunuz, ve sonra…

 – Hayır, bir kere olay ufkumdan uzaklaştığınızda, diğer başka cisimlerde olduğu gibi benim çekim alanım da zayıflar. Ancak, galaksilerin merkezlerine yakın olan bazı karadelikler diğer yıldızları ve kara delikleri yutarlar.

Yani, bir kara delikten ölçebileceğimiz tek şey çekim alanı mı?

– Hayır. Açısal momentimi ve yükümü de ölçebilirsiniz.

Açısal momentinizi nasıl ölçebiliriz?

– Kabul ediyorum zor, ama biz döndükçe, yalnızca çevremizdeki içeri düşen parçacıkları sürüklemekle kalmıyoruz, biraz uzay da sürüklüyoruz.

Uzayı mı sürüklüyorsunuz?

– Evet, siz buna eylemsizlik çerçevelerinin sürüklenmesi (dragging of inertial frames) diyorsunuz, saçma bir isim işte. Ama bu gözlemlenebilir kimi etkilere yol açıyor.

Peki ya yük?

– Evet, çoğumuz oldukça nötr haldeyiz, ama net pozitif veya negatif yüke de sahip olabiliyoruz. Elektromanyetik alanlarımızı ölçebilirsiniz.

Kafam karıştı. Hiçbir şey kara delikten kurtulamıyorsa, elektrik alanı nasıl dışarı çıkıyor?

– Biz çöktüğümüzde elektrik alan zaten mevcuttu. Bu arada, çevremdeki uzaya hiç etki edemeyeceğimi iddia etmedim. Bir elektrik alan yanı sıra çekim alanım, olay ufkum olmadan önce de vardı. Olay ufkumun oluşmuş olması, Evren’in geri kalanından tamamen koptuğum anlamına gelmiyor. Hiçbir yüküm kaçamaz, içimdeki hiçbir madde kaçamaz, ama alanlarım tıpkı olay ufkum oluşmadan önce olduğu gibi tüm uzayda var olmaya devam eder.

Anlıyorum. Açmak istediğim bir konu daha var.

– Buyrun.

“Kara deliklerle bağlantılı solucan deliği” ve bir de “bükülmüş uzay” diye bir ifade duydum. Bana bunlar hakkında bir şeyler söyleyebilir misiniz?

– Elbette, çok basit. Yalnızca Kruskal koordinatlarını kullanarak maksimum genişlemiş Kerr geometrisini düşünün…

Tekrar özür dilerim, ama söylediklerinizi anlamakta biraz sorun yaşıyorum.

– Öyle mi? Kusuruma bakmayın. Peki, o zaman hayal gücümüzü kullanmaya dönelim. Var mısınız?

Tabii ki…

– Tamam, şimdi yatay bir davul derisi hayal edin, bu deriyi epeyce genişletelim. Şimdi de bu davul derisinin gerçekten çok ince olduğunu ya da hiç kalınlığının olmadığını düşünün ki, düz, iki boyutlu bir yüzeyimiz olsun.

Yatay derken yere paralel mi demek istediniz?

– Evet, peki bu yüzeyin üzerinde bir misket yuvarlanırsa ne olur?

Düz bir çizgi boyunca yuvarlanacaktır değil mi?

– Kesinlikle. Şimdi, biraz daha ilerleyelim, bu davul derisinin elastik olduğunu düşünün, böylece mesela onun üzerinde bir yerde durduğunuzda, durduğunuz yer aşağı doğru genişleyecektir ve etrafınız bükülürken uzağınızdaki yerler düz olacaktır…

Takip edebiliyorum sizi.

 – İşte madde uzayı böyle büker. Bükülmüş iki boyutlu uzayı kolayca gözünüzde canlandırabilirsiniz, çünkü onu, üç boyutlu bir uzayın içine oturtabilme gibi bir lüksünüz var. Madde üç boyutlu uzayı da büker, ama siz dört boyutlu uzayı gözünüzde canlandıramadığınız için onu göremezsiniz. Bu nedenle yazı tahtasını kullanmak istedim.

Ben de yaptığınız benzetmeyle devam edeyim. Ne kadar ağırsam, zarı o kadar bükebilirim; yani ne kadar çok kütle varsa, uzay o kadar çok bükülür. Doğru mu?

– Evet tam da bu, eğer devasa bir kütleniz varsa, bu zar üzerinde çok derin ve dar bir tüp oluşturursunuz ve böyleyken çok yakınınıza bir misket yuvarladığımı hayal edin, tüpün içine düşecek ve bir daha asla oradan çıkamayacaktır. İşte dönüşü olmayan bu nokta da…

Olay ufku! Tüm bunları açıkladığınız için teşekkür ederim, peki bu solucan deliği nedir?

 – Korkarım bu gerçekten matematiksel bir keşif ve anladığım kadarıyla siz matematik görmeyi pek tercih etmiyorsunuz?

Mümkünse.

– O zaman sadece şunu söyleyeyim, uzay koordinatlar kullanılarak tarif edilir, çok farklı koordinat sistemleri kullanmakta da özgürsünüzdür. Keşif, özel bir koordinat sistemi içinde, bir kara deliğin dışında gözünüzde canlandırdığınız uzayın tümünün, bütün uzayın yarısı olmasıydı. Diğer yarısını göremezsiniz.

Evet sanırım görmüyorum.

– Grafik kâğıdı gibi bir parça kâğıt düşünün, bu kâğıdın tümünü koordinatlarla, yatay ve dikey çizgilerle kaplayın. Şimdi bunu ikiye katlanmış olarak keşfettiğinizi ve geride koca bir boş taraf kaldığını varsayalım. Başka bir deyişle, orijinal koordinatlarınız oldukça kötü seçildi, onlar uzayın sadece yarısını kapladılar. Bir kara deliğin dışındaki uzayı gözünüzde canlandırdığınızda, izin verilen uzayın yalnızca yarısını görürsünüz. Şimdi de tıpkı az önce anlattığımız gibi başka bir davul derisi düşünün, sadece çok uzakta olsun. O da merkezinde çok büyük kütleli bir cisme sahip, bu yüzden tüp çok dar ve olay ufku da oluşmuş tabii. Şimdi bu iki çok ince tüpün birbirine bağlı olduğunu düşünün! İşte bu bağ da Einstein-Rosen köprüsü veya boğaz veya solucan deliği. Diğer karadelik söz ettiğimiz sayfanın öbür yarısı gibidir.

O zaman bir tane kara delik gördüğümüz her seferinde, aslında iki tane mi görmemiz gerekir?

– Hayır, birbirlerine yakın olmayabilirler. Diğer kara delik herhangi bir yerde olabilir, farklı bir galakside de olabilir.

Ama nerede olursa olsun başka bir kara deliğe bağlı olmanız gerekir.

– Öyleydi, ama artık değil. Bu solucan deliği dinamik bir yapıdır. Elini uzatır ve çimdikler; benim ki uzun süre önce çimdikledi.

Peki, benim için çok aydınlatıcı bir söyleşi oldu. Söz ettiğiniz ziyaretçilerin bazılarını görmeye başlıyorum, içeri giriyorlar ama geri çıkamıyorlar.

– Evet, korkarım öyle.

Ve sürekli büyüyorsunuz?

– Korkarım öyle.

Vay canına, saate bakın. Benim bir sonraki söyleşi için yola çıkmam gerekiyor. Çok teşekkür ederim anlattıklarınız için.

EVRENLE SÖYLEŞİLER 5 – Bir uranyum atomuyla söyleşi