Bugün evreni gözlerken kullandığımız en önemli araçların başında gelen radyo teleskopların önce tamamen tesadüfen bulunup sonra da bir amatör olan Amerikalı tarafından icat edildiğini, bu dev alanın tam 10 yıl boyunca sadece bu amatör kişi tarafından incelendiğini söylesem inanır mısınız?

İnanın bence.

Grote Reber isimli bu amatör, ilk parabolik radyo teleskobunu kendi evinin arka bahçesine tamamen kendi parasıyla kurdu ve gözlemlerine başladı. Evren, tam da onun tahmin ettiği gibi kuvvetli radyo sinyali kaynaklarıyla doluydu. 10 yılın sonunda bu güçlü radyo sinyalleriyle ilgili muazzam bir evren haritası çıkartmıştı.

Reber’in saptadığı güçlü sinyallerden bazıları gerçekten çok şaşırtıcıydı. Sinyaller o kadar güçlüydü ki, evrenin bir yerinde bu kaynaklardan gelen “ışığın” şiddeti koca galaksilerin toplam ışıma gücünden bile fazlaydı.

Reber’in geldiği noktadan fizikçiler işi devraldı. İkinci Dünya Savaşı sonrasında gerçek bir radyo astronomi patlaması yaşandı, daha hassas ölçümler için müthiş zekice yöntemler geliştirildi. Şimdi dünyamızın Güney Yarımküre’sinde muazzam bir radyo teleskop ağına sahibiz. Kuzey Yarımküre’de de devasa alanlara yayılmış radyo teleskoplarımız her an evreni “dinliyor.”

Gözümüzün göremediği ‘ışık’

Bizim gözümüzün gördüğü ışık, aslında elektromanyetik spektrumun çok dar bir alanı. Gözümüzün algılayamadığı kısımlardan birinde; kızılötesi, mikrodalga ve radyo dalgaları gibi görece daha düşük frekanslı ve uzun dalga boylu sinyaller yer alır. Gözümüzün algılayamadığı diğer kısım ise çok daha yüksek enerjili, dolayısıyla dalga boyu çok daha kısa olan morötesi, X-ışınları ve gama ışınları gibi bantlardan oluşur.

Hepsinin ortak adı elektromanyetik radyasyondur. Beynimiz bu radyasyonun sadece görünür ışık bandını algılayıp görsel imgelere dönüştürür.

Peki aynı şeyi gözümüzün göremediği dalga boylarında yapamaz mıyız? İşte burada beynimiz yerine bilgisayarlar devreye giriyor ve uzaydaki bu sinyalleri bizim için görselleştiriyorlar. Görmenin başka bir biçimidir radyo astronomi.

Şöyle düşünün: Mutlak sıfır, 0 Kelvin ya da -273,15 °C’dir. Her cisim mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip olduğundan elektromanyetik enerji üretir. Sıcaklığa bağlı olarak bu enerji artar ya da azalır. Sıcaklık arttıkça evrende frekans dağılımı değişir ve yüksek enerjili paketlerin sayısı artar. Kuramsal olarak evrendeki tüm cisimlerden çıkan elektromanyetik enerji ölçülebilir.

Yani evrende her şey, siz ve ben dahil, elektromanyetik radyasyon yayar ve teorik olarak yayılan bütün bu radyasyonu ölçmek mümkündür.

Neyse, teoriye çok dalıp konudan kopmayayım…

Nereden geliyor o güçlü sinyal?

Peki, bir amatör gökbilimci olan Reber’in bulduğu o çok güçlü radyo sinyalleri neydi, nereden geliyordu?

Sorunun cevabı için, fizik biliminde sık sık yapılmak zorunda olan bir şeyi yapmamız, 1915 yılında Albert Einstein’ın yayımladığı Genel Görelilik Teorisi’ne bakmamız gerek.

Biliyorsunuz, kütleçekimini Sir Isaac Newton’a göre çok daha farklı ve doğru tahmin eden bir teori Einstein’ın teorisi.

Ama ilginçtir, biz hâlâ bir sürü hesabımızı Newton’ın hepimizin lise yıllarında öğrendiği denklemleriyle yaparız. Ancak çok hassas hesap yapmak gerektiğinde Einstein’ın alan denklemlerine başvururuz.

Daha önce bize kütle ile enerjinin birbirine dönüşebileceğini, aynı şeyin iki farklı dışa vurumu olduğunu söyleyen Einstein; belirli bir miktarın üzerinde kütlenin bir araya gelmesinin kara delik oluşumuna yol açacağını, yani uzayzamanı sonsuz miktarda bükebileceğini gösterir. Buradan dışarıya ışık bile çıkamaz; ışık hızında hareket eden parçacıklar bile buradaki muazzam kütleçekim kuvvetini yenip dışarı kaçamaz.

Başlangıçta Einstein’ın kendisi de dahil birçok fizikçi, teorik olarak kara deliklerin mümkün olduğunu ama doğanın buna izin vermeyeceğini veya bunların çok nadir durumlar olacağını düşünüyordu.

Bugün öyle olmadığını biliyoruz; kara delikler evrenimizde çok yaygın bir fenomen. Hemen hemen her galaksinin merkezinde milyonlarca, bazen milyarlarca Güneş kütlesinde süper kütleli kara delikler olduğunu biliyoruz. Galaksiler bu devasa kütlelerin etrafında şekilleniyor.

Einstein’ın yetmediği nokta

Bir kara deliğin var olma şartlarını Einstein’ın denklemleriyle hesaplayabiliyoruz ama bir kara deliğin tekillik noktasında neler yaşandığını anlamamıza klasik görelilik yetmiyor. Çünkü Einstein’ın teorisi kuantum ölçeğindeki mikro fizik kurallarını kapsamaz.

Bizim Güneşimizden 20-25 kat büyük bir yıldız düşünün. Bütün yıldızlar gibi bu yıldız da ana yakıt olarak hidrojen tüketen bir mekanizmaya sahiptir. Hidrojen çekirdekleri, yıldızın kütleçekiminin yarattığı muazzam basınç ve ısı altında “füzyon” tepkimesiyle birleşip helyumu, helyumlar daha ağır elementleri ve en sonunda demir atomlarını oluşturur.

Demir aşamasına gelindiğinde yıldızın içindeki füzyon enerjisi üretimi durur. Ancak kütle ve onun yarattığı muazzam kütleçekimi hâlâ oradadır. O ana kadar yıldızı çökmekten koruyan, füzyonun yarattığı dışa doğru olan radyasyon basıncıdır. Füzyon durduğunda ve çekirdek demirle dolduğunda bu direnç bir anda yok olur ve yıldız hızla kendi içine doğru çökmeye (implosion) başlar.

Eğer bu yıldız başlangıçta 20-25 Güneş kütlesindeyse, süreç kaçınılmaz olarak bir kara delik yaratır.

Yığılma diskinden fışkıran enerji

Kara delik oluştuktan sonra, etrafındaki gaz ve madde bulutu kara deliğe çekilirken “yığılma diski” adı verilen devasa bir yapı oluşturur. Bu diskteki maddeler kara deliğin etrafında ışık hızına yakın süratlerle dönerken muazzam bir sürtünme ve kütleçekimsel sıkışma nedeniyle milyonlarca dereceye kadar ısınır. Ayrıca kara deliğin kendi etrafındaki dönüşü ve güçlü manyetik alanlar, bu enerjinin bir kısmını kutuplardan dışarıya yönlendirir.

İşte radyo teleskoplarımızla gördüğümüz o muazzam “ışık ve radyasyon kaynakları” bu süreçlerle ortaya çıkıyor.

Bakın bugün 10Haber’de bir haber var; bizden yaklaşık 750 milyon ışık yılı uzakta bir galakside, dev bir kara delik bir koca yıldızı önce parçalamış, sonra yutmuştu ve bu büyük olayın sonunda ortaya tam 10 milyar güneş parlaklığında bir ışık çıkmıştı. Birkaç ay boyunca, bu parlamanın ultraviyole ışığı, onu çevreleyen tüm galaksiden daha parlak hale gelmişti.

Geçtiğimiz dönemde yapılan gözlemlerde, bizden yüz milyonlarca ışık yılı uzaktaki galaksilerde dev kara deliklerin yıldızları parçalayıp yuttuğu ve ortaya milyarlarca Güneş parlaklığında ışıma çıkardığı saptandı. Bazen bu kara deliklerin etrafındaki disklerden dışarıya “jet” adı verilen madde ve enerji şelaleleri fırlatılır. Püsküren bu jetlerin uzunluğu bazen milyonlarca ışık yılına ulaşabilir.

Biz, bugünkü bilgimizle bu mekanizmayı makro ölçekte anlayabiliyoruz ama kara deliğin tam merkezindeki tekillikte neler olduğunu anlamak istediğimizde Einstein’ın denklemleri yetersiz kalıyor.

Bilim tam bu noktada Einstein’ı aşmaya, bize bu mekanizmayı bütünüyle anlatacak olan “Kuantum Kütleçekim Kuramı”na ulaşmaya çalışıyor.

Gelin haftaya, kuantum kütleçekimini bulmaya neden ihtiyacımız olduğunu ve Stephen Hawking’in kara delik bilimine yaptığı büyük katkının bizi bu kurama yaklaştırıp yaklaştırmadığını konuşalım…