Kara Delikler ve 2020 Nobel Fizik Ödülü
Nobel ödülüne layık görülen sonuç: Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde 4 milyon Güneş’in bizim Güneş Sistemi’miz kadar bir alana sıkışmasıyla oluşan bir kara delik var!
2020 Nobel Fizik Ödülü açıklandı! Andrea Ghez, Reinhard Genzel ve Roger Penrose olmak üzere üç kişi tarafından paylaşılan ödülün konusu kara delikler.
Bilimden bilim kurguya her alanda insanların hayal gücünü fetheden bir konu olan kara deliklerin sonunda Nobel Ödülü ile de taçlandırılması harika ve çok yerinde bir olay. Bu köşemde bu bilim insanları ödüllerine niçin layık görüldüler ondan bahsedeyim.
Penrose ve kara delikleri anlamamıza katkısı
Önce ödülün yarısını alan Roger Penrose’un kara delikler bilimine yaptığı katkıları, aslında bu alanı nasıl başlattığından bahsedelim. Büyük ve yaşlı bir yıldızın akıbetinin ne olacağı Einstein’ın fizik alanında açtığı devrimden uzun yıllar önce de bilim insanları ve hatta filozofları meşgul eden bir soruydu. Büyük bir yıldızın yaşlandığında kendi kütlesinin yerçekimi altında çöküp ışığın bile kaçamayacağı bir karanlık yıldıza döneceği senaryosu vardı. Einstein’ın genel görelilik teorisi ile fizikçiler bu senaryoyu denklemlere dökebildiler. Bu denklemler kara delik denen, büyük bir kütlenin çok küçük bir alana sıkışması ile oluşan bir objeye işaret ediyordu. Fakat bir sorun vardı: Bu sonuca sadece simetrik, küresel bir yıldız öngörülerek ulaşılıyordu. (Önceki yazılarımda fizikçilerin niye küre şeklini sevdiğini anlatmıştım.) Einstein dahil önde gelen birçok bilim insanı Evren’deki hiçbir yıldızın tam bir küre şeklinde olmayacağı için kara deliklerin de gerçekte var olamayacağına inanıyordu. Ta ki 1965’te Penrose sahneye çıkana kadar. Penrose’un hesaplamaları, gerçeğe yakın yıldızların kara deliğe nasıl dönüşeceğini anlamamızı sağladı. Bazı ağır yıldızlar hayatlarının bir evresinde kendi yerçekim kuvvetleri altında çökmeye başlar. Bu yıldız yeterince küçük bir hacme düştüğünde tekillik dediğimiz geometrik bir objeye dönüşür ve bu tekillik olay ufku denilen bir sınır ile çevrelenir. Olay ufkundan dışarı hiçbir şey, hatta ışık bile çıkamaz. Olay ufkunun içinde ne olduğuna dair bilgi alamayız ve olay ufkunun içine bilgi gönderemeyiz. Olay ufkunun içinde fiziğin bildiğimiz gibi işleyip işlemediğini dahi bilmiyoruz. Penrose’un çalışmaları gerçek kara deliklerin bu özelliklerini teorik olarak anlamamızı ve onların üzerine çalışmamızı sağladı. Uzay-zamanın ve kara deliklerin geometrik yapılarının fizikle birleşimini çok açık şekilde bizlere anlatan teknikler de bulan Penrose çok aşikâr şekilde Nobel ödülünü hak ediyor!
Gerçeğin Yolları
Yazar: Roger Penrose
Çevirmen: Mahir Akkaya
Alfa Yayınları, 2015
Ghez ve Genzel de ödülü paylaştı
Bu seneki ödülün diğer yarısı astrofizikçi Andrea Ghez ve Reinhard Genzel tarafından paylaşıldı. Ghez ve Genzel bu ödülü Güneş Sistemi’mizin de içinde bulunduğu Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde bulunan kara deliği -veya kara deliğe benzer çok büyük kütleli bir objeyi- keşfettikleri için kazandılar. Kara delikleri göremesek de kütle çekimsel özelliklerini hissedebiliriz. Büyük kütleli yıldızların çökmesi ile oluşan kara delikler, kütleli diğer nesneler gibi, büyüklüklerine orantılı olarak kütle çekimi kuvveti yayarlar. Bu kütle çekim sayesinde etraflarındaki yıldızları kendilerine doğru da çekerler. Biz, yani Güneş Sistemi, galaksi merkezinden uzaktayız. Kütle çekim kuvveti uzaklıkla azaldığı için merkezde yaşayabilecek bir kara deliğin bize etkisi yok denecek kadar az. Fakat galaksimizin merkezine yakın bir yörüngede dönen birçok yıldız var. Bu yıldızları gözlemlemek çok zor. Hem galaksi merkezi çok karmaşık bir yer, hem de Dünya üzerindeki teleskopların görüşü atmosfer ve diğer çevresel etkenlerden dolayı azalıyor. Ghez ve Genzel’in ekipleri ayrı ayrı teleskoplar ve dâhice yöntemler kullanarak yaklaşık 30 yıl süren gözlemlerden sonra galaksimizin merkezindeki bazı yıldızların yörüngelerinin detaylı haritasını çıkardılar. Bu yörüngelere bakarak galaksinin merkezinde onları kendine doğru çekip hızlanmalarını sağlayan bir obje olduğunu görüyoruz. Bu hareketi diğer yıldızlarla kıyaslayarak öğrendiğimiz ve Nobel ödülüne layık görülen sonuç: Samanyolu Galaksisi’nin merkezinde 4 milyon Güneş’in bizim Güneş Sistemi’miz kadar bir alana sıkışmasıyla oluşan bir kara delik var!