Bu içerik Onedio üyesi kullanıcı tarafından üretilmiş, Onedio editör ekibi tarafından müdahale edilmemiştir. Siz de Onedio’da dilediğiniz şekilde içerik üretebilirsiniz.

Selçuk Topal Yazio: 2020 Fizik Nobelinin 100 Yılı Aşan Hikayesi

51PAYLAŞIM
Yazio Banner

Bu yılki fizik dalı Nobel madalyaları kara delikler üzerine ciddi çalışmalar yapan üç bilim insanına verildi. Bu yazıda kara deliklerin doğası üzerine 100 yılı aşkın süredir yapılan çalışmaların kısa bir özetini ve Nobel’e uzanan o uzun yolu bulacaksınız.

Bugün adına kara delik dediğimiz bu garip cisimlerin olabileceğini söyleyen ilk kişiler 18. yüzyılda yaşamış John Michell ve Pierre-Simon Laplace’dı. Başka bir yazımda kara deliklerin ne olduğundan bahsetmiştim. Yazının geri kalanını okumadan önce o yazıyı okumanızı tavsiye ederim. Yazım şurada.

Eğer kara deliğe düşersek ne olur diye merak ediyorsanız işte hazırladığım ve başka bir yerde bulamayacağınız özel video.

Hikayemize evrene bakış açımızı değiştiren genel görelilik teorisinin ortaya atıldığı tarihten başlayalım. Sene 1915. Birinci Dünya Savaşı sürekli açılan yeni cephelerle devam ediyordu. O cephelerden birinde bir fizikçi vardı. Alman fizikçi Karl Schwarzschild. Schwarzschild rahatsızlanıp hastaneye kaldırıldı. Ancak bilimsel araştırmalarına devam ediyordu. Umuyorum günümüzün tembel öğrencileri Schwarzschild’ın bu çalışma azmini örnek alır. Toplumsal mesajı da verdikten sonra cephedeki Schwarzschild’a geri dönelim. Einstein genel görelilik makalesini aynı yıl yayımlamıştı. Makalenin Schwarzschild’in eline geçmesi uzun sürmedi. İki hafta makale üzerinde çalışan Schwarzschild sonunda çok ilginç bir bulguya ulaştı. Bir noktadan sonra ışığın bile kaçamadığı cisimler olmalıydı. Schwarzschild Einstein’ın alan denklemlerini çözerek küresel simetrik ve dönmeyen bir kütle etrafındaki bükülmüş uzayzaman örtüsünü tanımladı. Hayat bazen (aslında çoğu zaman) çok acımasızdır. Schwarzschild çözümü bulduktan yaklaşık 4 ay sonra hastalıktan öldü. Ancak onun tanımladığı Schwarzschild Yarıçapı kara delikleri anlayabilmek için bugün hâlâ kullanılıyor. Kara deliklerde olay ufku dediğimiz dönüşü olmayan bir ‘kabuk’ (kara delikleri üç-boyutlu olarak hayal edin) bulunuyordu.

1930’lara gelindiğinde radyo astronomi gelişmeye başlamıştı. Galaksimizin derinliklerinden gelen radyo sinyallerinin belirlenmesi çok uzun sürmedi. Farklı dalga boylarına özgü teleskoplar ve ölçüm cihazları yapmaya devam eden insanoğlu önce içinde bulunduğu galaksiyi, daha sonra ise trilyonlarca başka galaksiye ev sahipliği yapan evreni daha iyi anlamaya devam ediyordu. Acaba o güçlü radyo sinyallerinin kaynağı ne olabilirdi? Bu uzunca bir süre soru işareti olarak kalacaktı. Ancak o gün hiç kimse bu kaynakların bazılarının galaksi dışından geldiğini düşünmüyordu.

1950’lerin sonunda, bizden 730 milyon ışık yılı ötede (1 ışık yılı yaklaşık 10 trilyon km’ye eşittir!) ve galaksimizin toplam ışınım gücünden 1000 kat daha fazla ışınım gücüne sahip bir kuazar keşfedildi. Kuazarlar önceleri galaksi merkezlerinde konumlanmış bir çeşit dev yıldız zannedilse de bazı galaksilerin merkezlerinde görülen bu tarz ekstrem kompakt objeler bugün Aktif Galaksi Çekirdekleri (AGN) olarak sınıflandırılmaktadır. AGN içeren galaksi merkezleri süper kütleli kara deliklerin baskın olduğu galaksi merkezleridir. Bizim galaksimiz AGN içermiyor. Yani ekstrem bir kara deliğe sahip değil. Bunu da anlayabilmek için 50 yıl beklemek gerekecekti.

1965 yılında Roger Penrose yeterince yoğun herhangi bir cismin genel göreliliğin önerdiği şekilde kara delik oluşturabileceğini gösterdi. O güne kadar yapılan hesaplar küresel simetrik bir maddenin içe çökmesini dikkate alırken Penrose küresel simetrinin olmadığı durumlarda ne olacağını araştırdı ve matematiksel fizikçi olarak ‘hapsedilmiş yüzey’ (trapped surface) adı verilen bir çözüm önerdi. Penrose bunu yapabilmek için yeni matematiksel metotlar icat etmek zorunda kalmıştı. Küresel simetrik bir kara delik için Shwarzschild yarıçapından daha küçük herhangi bir yüzey hapsedilmiş yüzey oluyor. Hapsedilmiş yüzeyin kara deliğin küresel simetrik olup olmamasına bağlı olmadığı anlaşıldı. Penrose, bir kez hapsedilmiş yüzey oluştuğunda merkezdeki tekilliğin oluşmasının kaçınılmaz olduğu sonucuna vardı.

Penrose’un 1965 tarihli makalesindeki kara delik çizimine dikkat ederseniz hapsedilmiş yüzeyi geçtiğiniz anda, kara deliğin merkezini işaret eden radyal doğrultu artık zaman oluyor. Yani artık mekanın bir anlamı yok. Artık anlam ifade eden tek şey zaman! Ve merkezdeki tekillikte zaman da sonlanıyor. Kara deliğin olay ufkundan geçen bir cismin neden geri dönemeyeceğini (veya neden dönmesinin inanılmaz derecede zor olacağını) Penrose şöyle açıklıyordu: Hapsedilmiş yüzeyden içeri girildiğinde radyal eksen artık zamandır (Yıldızlararası filminde dev kara deliğe giren Cooper’ı hatırlayın! Zamanla nasıl da oynuyordu!).

Bu eksenden geri hareket etmek (yani kara delikten çıkmak), zamanda geri gitmeye çalışmak gibidir. İşte bu nedenle kara deliğe bir kez girersen artık çıkış çok zordur.

Kaynak: Roger Penrose, 1965

Kara delikler üzerine teoriler olgunlaşırken bu teorileri destekleyecek gözlemsel kanıtlar gerekliydi. 1930’larda uzaydan gelen o radyo sinyalini hatırlayın. O sinyallerden daha çok keşfedilmeye başlanmıştı. Ve öyle görünüyor ki bu sinyallerden biri kozmik ölçekte burnumuzun dibindeydi. 1970’li yıllarda galaksimizin merkezinde, daha sonraları Sagittarius A* ismini verdiğimiz çok parlak bir cisim fark edildi. 1990’lı yıllarda Reinhard Genzel ve Andrea Ghez birbirinden bağımsız olarak Sagittarius A* bölgesinin gözlemeye koyuldu. Gözlemler için gerekli hassasiyete ulaşabilen araçlar
geliştirildi. Gözlemler neredeyse 20 yıl sürdü. Galaksimizin merkezine çok yakın olan bazı yıldızların her birinin yörüngesi yıllarca takip edildi ve yıldızların görünmeyen bir şey etrafında tur attığı anlaşıldı.

2000’li yıllara gelindiğinde Genzel ve Ghez Sagittarius A* isimli kara deliğin kütlesini yıldızımız Güneş’in 4 milyon katı olarak hesapladı. Evet! Galaksimizin merkezinde bugün Süper Kütleli Kara Delikler (SMBH) sınıfına dahil ettiğimiz dev bir kara delik vardı!

Penrose’un ilk çalışmalarından 60 yıl (adam resmen hayatını bu işe adamış!), Reinhard Genzel ve Andrea Ghez’in kara delik avına başlamasından yaklaşık 30 yıl sonra bu üç bilim insanı Fizik Nobel’ine layık görüldü.

Kaynak: nobelprize.org

Kara delikler üzerine ciddi çalışmalar yapan kişilerden biri de hiç şüphe yok
ki yakın bir zamanda ölen Stephen Hawking’di. Hatta Hawking ve Penrose kara delikler üzerine ortak çalışmalara da imza atmıştı. Eğer Hawking yaşıyor olsaydı bu Nobel ödülüne ortak olur muydu? Kesinlikle evet. Ancak Nobel ölen insanlara verilmiyor. Elbette Nobel ödülü kazandıktan hemen sonra ölenler için durum farklı. Ne yazık ki Stephen Hawking birkaç yılla Nobel ödülünü kaçırdı. Veya Nobel komitesi geç kaldı. Her ne olursa olsun Hawking’in yaptığı çalışmalar evrenin bu belki de en ekstrem cisimleri kara delikler üzerine çalışan diğer bilim insanlarına ışık tutmaya devam ediyor.

Fizik dalında verilen Nobel ödülleri hakkında birkaç istatistik bilgisi verip yazıyı sonlandıralım. Fizik dalında verilen Nobel ödüllerine baktığımızda 1901-1920 arasındaki 216 Fizik Nobel’inin sadece 4 tanesini kadın bilim insanlarının alabildiğini görüyoruz. Bu konuda bir eşitsizlik olduğu söylenebilir. Bazı örnekler bunun kasıtlı yapıldığını gösterse de (örneğin kadın ve genç olmak, bkz. Jocelyn Bell Burnell) diğer bir nedeni de geçtiğimiz yıllara kadar fizik dalında çalışan kadın ve erkek bilim insanı dağılımıyla açıklanabilir. Öyle görünüyor ki kadın ve erkek fizikçi sayısı her geçen gün birbirine yaklaşıyor ve son yıllarda daha çok kadın fizikçi görüyoruz. Bu da ilerleyen yıllarda fizik Nobel ödüllerine daha fazla sayıda kadın bilim insanın ortak olacağı anlamına geliyor.

Son olarak, verilere bakılırsa aynı yılda verilen fizik Nobel ödülünü paylaşan kişi sayısı da giderek artıyor.

Kaynak: Nature

Bilimle ve uzayla kalın…

BU İÇERİĞE EMOJİYLE TEPKİ VER!
Helal olsun!
Hoş değil!
Yerim!
Çok acı...
Yok artık!
Çok iyi!
Kızgın!

ONEDİO ÜYELERİ NE DİYOR?

Yorum Yazın
Görüş Bildir