Görünür evrenin en gizemli oluşumlarından biri olan "kara delikler" kozmolojide en önemli üçüncü keşif olarak kayıtlara geçti.
Bu gizemli gök cisimleri, çok uzun zaman bilim-kurgu olarak filmlerde ve teorik fizik kitaplarında yer buldu. Bazılarına göre de bunlar arasında zaten bir fark yoktu!
Ancak 2019'un Nisan ayında ilk kez bir kara deliğin resmi çekildiğinde, kuramsal olarak var olduğu öngörülen bu dev oluşumun tartışıla gelen gerçekliği de kanıtlanmış oldu.
Bu dev kara delik, bizim galaksimizden 53 milyon ışık yılı (500 milyon trilyon km) uzakta Virgo galaksi kümesi içinde bulunan M87'in merkezinde bulunuyor ve Güneş'imizin kütlesinden 6,5 milyon kat daha büyük bir kütleye sahip.
Geçtiğimiz hafta, yaşamlarını kara deliklerin gizemini çözmeye adamış bilim insanları 2020 Nobel Fizik Ödülü'nü paylaştılar.
89 yaşındaki İngiliz matematiksel fizikçi Sir Roger Penrose, ödülün yarısına (1,1 milyon ABD Doları) sahip olurken diğer yarısını 55 yaşındaki ABD'li gökbilimci Andrea Ghez ve 68 yaşındaki Alman gökbilimci Reinhard Genzel aldı.
Penrose, Genel Görelilik Kuramı öngörülerinden hareketle kara deliklerin var olması gerektiğini temellendirirken Genzel ve Ghez, Samanyolu Galaksisi'nin merkezinde yıldızların yörüngelerini etkileyen bir kara deliğin varlığını kanıtlayan çalışmalara öncülük ettiler.
Ghez'in Nobel Fizik ödülünü kazanan dördüncü kadın bilim insanı olduğunu da kaydedelim.
100 yıl önce Einstein, Genel Görelilik Kuramı ile uzay-zamanı esnek bir yapı olarak tanımlamıştı. Kütleli cisimler bu esnek yapıda eğrilmeye neden olurken çok daha büyük ve yoğun kütlelere sahip olanlar uzay zamanda derin kuyulara benzeyen bükülmeler yaratıyordu.
Penrose, 1965 tarihinde yayınladığı çalışmasında Genel Görelilik Kuramı'na göre uygun koşullar verildiğinde kara deliklerin nasıl oluşabileceğini gösterdi. Burada kullandığı "sıkışmış yüzeyler" kavramı kara deliklerin anlaşılmasında büyük bir sıçrama olarak görüldü. Işığın bile kaçamayacağı kadar güçlü yerçekimine sahip bir kütle, tekillik adı verilen sonsuz yoğun enerjiye sahip bir yapı üreterek, geri dönüşü olmayan bir çöküş içine giriyordu.
Penrose, olayın matematik alt yapısını kurarken kara delik oluşumunun uzayda doğal olarak gerçekleşebilecek bir süreç olduğunu, bir yıldızın nasıl çöküp kara delik haline gelebileceğini kuramsal olarak ortaya koyuyordu: Ona göre "Kara delikler vardı ve onları uzayda bulmamız mümkündü."
Yarım yüzyıl sonra, 2019'da çekilen kara delik fotoğrafı onu fazlasıyla haklı çıkaracaktı.
Penrose, bu canavar yapıları "kara delik" olarak adlandıran ilk bilim insanı, bir anlamda kara deliklerin isim babası.
Roger Penrose'un, Stephen Hawking ile birlikte kara delikler ve tekillik üzerine yaptıkları çok temel çalışmaları bulunuyor. Bu çalışmalarıyla 1988 Wolf Fizik Ödülü'ne layık görülmüşlerdi. Stephen Hawking bugün yaşıyor olsaydı, muhtemelen bu ödülü de paylaşıyor olurlardı. Biliyorsunuz, Nobel ödülü yalnızca yaşayanlara veriliyor.
Penrose, kara deliklerin varlığının kuramsal alt yapısını oluştururken gökbilimciler de gözlemsel verilerden hareketle galaksilerin merkezlerinde süper yoğun bir kütlenin var olabileceği yönünde hesaplar yapıyorlardı.
İlk ipucu 1931 yılında gökbilimci Karl Jansky'nin bir radyo sinyali gözlemlemesiydi. Ardından 1974'te Bruce Balick ve Robert Brown, Samanyolunun galaktik merkezinde Sgr A* olarak adlandırılan parlak ve çok yoğun bir kütle saptadılar.
Daha sonraki yıllarda yapılan gözlemlerde bazı galaktik merkezlerde süper kütleli cisimlerin varlığına ilişkin başka kanıtlar da elde edildi.
Ghez ve Genzel'in ekipleri, Samanyolu Galaksisinin merkezinde yıldızlar ve gazlarla dolu bir süper kütlenin yüksek hızlarda döndüğünü gözlemlediler. Ancak gaz ve toz bulutlarının yoğunluğu buradaki yıldızları izlemeyi güçleştiriyordu. Bunun bir kara delik olduğunun kesin olarak kanıtlanabilmesi için daha ileri teknolojik cihazlara ihtiyaçları olacaktı.
Her iki ekip, daha ileri tekniklerle donatılmış cihazlarla gerçekleştirdikleri gözlemler sonunda sözkonusu kütlenin yaklaşık 4 milyon Güneş kütlesine denk bir yapı olduğunu kanıtladılar.
Bu, dev bir karadelikti.
Uzun yıllara yayılan çalışmalarının sonunda Samanyolu'nun merkezinde süper kütleli bir kara delik olduğunu saptamaları, bilim insanları için büyük ödülün kendisiydi, ama bir ödül de Nobel'den geldi.
2020 Nobel Fizik Ödülü, bu kez yaşamını kara deliklere adayanların olmuştu!
Marie Curie-1903, Maria Goeppert Mayer-1963, Donna Strickland-2018, Andrea Ghez-2020Nobel Fizik Ödülü, 1901 ile 2019 yılları arasında 113 kez verildi ve yalnızca 3 kadın fizikçi (1903'te Marie Curie, 1963'te Maria Goeppert-Mayer ve 2018'de Dana Strickland) ödüle ulaşabildi.
2020 Nobel Fizik ödülü sahiplerinden Amerikalı gökbilimci Andrea Ghez, 1901'den bu yana ödülü kazanan dördüncü kadın fizikçi oldu.
Ancak onlar için en büyük ödül, yaşamlarını adadıkları çalışmalarının ürünü yani bilime yaptıkları katkılardır: Onları motive eden şey bilinmeyeni araştırma duygusu ve öğrenme merakı, bilinmeyene ulaşmanın sevinci ve onurudur.
Ödüller onları geriden izler, önlerinde değildir.
Bilim tarihinde yalnızca ödül almaya odaklı bilim yapan bir bilim insanı göremezsiniz; görüyorsanız eğer, emin olun o başka bir şeydir!
