Kategoriler
Bilim & İnsan

John Michell: 1700'lerde kara deliği keşfeden taşra papazı

John Michell, tüm zamanların en büyük "bilinmeyen bilim adamları"ndan biridir. Yerçekiminin son derece güçlü olduğu ve bu nedenle ışığın bile kaçamadığı kara delikler ilk olarak onun dehası tarafından 1783'te öngörüldü ve açıklandı. İngiltere'de bir köy papazı olan John Michell, zamanın en parlak ve özgün bilim adamlarından biri olmasına rağmen bugün neredeyse hiç bilinmemektedir. Bunun nedenleri arasında çığır açan fikirlerini geliştirmek ve tanıtmak konusunda çok az şey yapmış olması vardır.

John Michell ve başarıları

Michell 1724'te doğdu ve sonraları İbranice, Yunanca, matematik ve jeoloji dersleri vereceği Cambridge Üniversitesi'nde okudu. Michell'in gerçek bir portresi yoktur ancak "biraz kısa, koyu tenli ve şişman bir adam" olarak tanımlanmıştır. Önemli işlerinin çoğunu yaptığı Leeds yakınlarındaki Thornhill'in rektörü oldu. John Michell burada Benjamin Franklin, oksijeni keşfeden kimyager Joseph Priestley ve hidrojeni keşfeden fizikçi Henry Cavendish gibi çok sayıda bilimsel isim tarafından ziyaret edildi.

Bilimsel başarılarının kapsamı etkileyicidir. John Michell 1750'de bir mıknatısın her iki kutbunun uyguladığı manyetik kuvvetin, uzaklığın karesiyle azaldığını göstermiştir. 1755'teki büyük Lizbon depreminden sonra bir kitap yazdı ve sismoloji biliminin kurulmasına önayak oldu. Michell, depremlerin katı haldeki Dünya boyunca dalgalar halinde yayıldığını ve kaynağının ise bugün "fay" denilen jeolojik katmanlardaki uzaklıkla ilişkili olduğunu öne sürdü. Sadece bu çalışması önde gelen bilim adamlarından oluşan bir organizasyon olan Royal Society'ye 1760'ta seçilmesini sağladı.

John Michell

John Michell bir deney tasarladı ve kütlesi bilinen iki nesne arasındaki yerçekimi kuvvetini ölçmek için bir aygıt geliştirdi. Michell’in ölümünden sonra deneyi fiilen gerçekleştiren Cavendish bu fikrin tümüyle Michell'e ait olduğunu belirtmiştir. Ölçümün sonunda, yerçekimi sabiti olarak adlandırılan ve evrenin her yerindeki yerçekimi kuvvetinin mutlak gücünü tanımlayan temel fiziksel nicelik doğmuş oldu. Sabitin ölçülen değerinden yola çıkan Cavendish ilk kez Dünya'nın kütlesini ve ortalama yoğunluğunu hesapladı.

İLGİLİ:  Kara deliğe düşersek ne olur: İçinde ve diğer tarafta ne var?

Michell ayrıca yeni istatistik matematiğini astronomiye uygulayan ilk kişidir. Yıldızların gökyüzünde nasıl dağıldığını inceledi ve rastgele hizalanmış olduklarını söyleyerek açıklanamayacak kadar çok sayıda yıldızın çiftler veya gruplar halinde döndüğünü gösterdi. Bunların karşılıklı çekim kuvvetleri ile birbirine bağlanmış çift veya çoklu yıldız sistemleri olduğunu açıkladı. Bu buluş, fiziksel birlikteliğe sahip yıldızların varlığına dair ilk kanıt olmuştu.

John Michell'in kara deliği tanımlaması

Ama John Michell’in belki de en ileri görüşlü başarısı kara deliğin varlığını hayal etmiş olmasıdır. Kara delik fikrini, bir yıldızın kütlesini belirlemek için geliştirdiği varsayımsal yöntemi düşünürken 1783'te geliştirdi. Michell, Newton'un ışığın küçük madde parçacıklarından oluştuğu teorisini kabul etmişti. Tıpkı Dünya'dan fırlatılan mermiler gibi bir yıldızın yüzeyinden çıkan bu tür parçacıkların yıldızın yerçekimi tarafından yavaşlatılacağını düşündü. Bir yıldızdan gelen ışığın hızındaki azalmayı ölçerek, yıldızın kütlesini hesaplamanın mümkün olabileceğini düşündü.

John Michell

Michell bu etkinin ne kadar büyük olabileceğini kendine sordu. Bir yıldızın kütleçekiminden kaçmak isteyen herhangi bir merminin belirli bir kritik hız seviyesini geçmesi gerektiğini biliyordu. Bu "kaçış hızının" sadece yıldızın boyutuna ve kütlesine bağlı olması gerektiğini bulmuştu. Peki bir yıldızın yerçekimi, kaçış hızı ışık hızını aşacak güçteyse ne olacaktı? John Michell burada ışığın tekrar yüzeye düşmesi gerektiğini fark etti. Ole Roemer'in önceki yüzyılda bulduğu ışık hızından haberdardı. Buradan yola çıkan John Michell, aynı ortalama yoğunlukta olduklarını varsayarak, Güneş'in 500 katı büyüklüğünde bir yıldızdaki kaçış hızının ışık hızını aşacağını hesapladı. Işık böyle bir nesneden kaçamazdı (yansıyamazdı) ve bu nedenle dış evren tarafından görülemezdi. Bugün buna kara delik diyoruz.

İLGİLİ:  1870 - 1950 yıllarında alınan garip ve ilgi çekici patentler

Michell bir noktada yanılmış olmasına rağmen cevabı doğru olmuştu. Bugün Einstein’ın 1905'teki görelilik kuramı sayesinde ışığın uzayda, yerçekiminin gücünden bağımsız olarak daima sabit bir hızda (saniyede 300.000.000 metre) hareket ettiğini biliyoruz. Dolayısıyla, Michell’in bir yıldızın kütlesini ışığının hızını ölçerek bulma önerisi işe yaramayacaktır. Ancak, herhangi bir nesnenin kaçış hızı ışık hızını aşıyorsa nesnenin görünmez olacağı konusunda haklıydı. Bu konsept zamanının çok ilerisindeydi ve bu nedenle bilim çevresine etkisi çok az oldu.

Keşfi zamanın 130 yıl ötesindeydi

Einstein'ın yerçekimi teorisini yayımlamasından sonra kara delik fikri 1916'da yeniden ele alındı. Karl Schwarzschild bunun ardından Einstein’ın kara delik için sunduğu denklemleri çözümledi. Einstein kara deliği yoğun bir kütleyi çevreleyen, dış ortamdan görülemeyen ve etrafındaki uzayı büken küresel bir nesne olarak tasavvur etti. Robert Oppenheimer ve diğerlerinin sonraki çalışmaları böyle bir nesnenin ancak büyük bir yıldızın çökmesiyle oluşabileceği fikrini doğurdu. "Kara delik" terimi ilk kez 1968'de, bir kara deliğin detaylı özelliklerini inceleyen Princeton fizikçisi John Wheeler tarafından bulundu.

İLGİLİ:  Yıldızlar ne kadar yaşar? Bir yıldızın ömrü

Kara delikler en çok büyük kütleli yıldızların çökmesiyle oluşur. Daha da büyük kara deliklerin milyonlarca veya milyarlarca yıldız kütlesinin aniden çökmesi veya kademeli olarak toplanmasıyla oluştuğu düşünülüyor. Samanyolu da dahil olmak üzere çoğu galaksinin tam merkezinde bu tür süper kütleli kara delikler olduğu bulunmuştur.

Astrofizik teorisine göre bir kara delik birçok boyutta olabilir ve kara deliğin boyutu kütlesiyle orantılıdır. Bu nedenle, Dünya'nın kütlesine sahip bir kara delik yaklaşık bir santimetre, Güneş'in kütlesindeyse birkaç kilometre ve Samanyolu Gökadası'nın toplam kütlesine sahipse yaklaşık bir ışık yılı boyutunda olacaktır. Kara delik ne kadar büyükse ortalama yoğunluğu o kadar düşüktür ve bu nedenle içinde bulunduğumuz evrenin de süper kütleli bir kara delik olduğu düşünülmektedir.

John Michell, kara deliğin etrafında dönen bir yıldız olursa tespitinin mümkün olacağını söylemiştir. Bugün, astronomların kara delikleri bulmaya çalışırken kullandığı yöntem de tam olarak bu. İster bir gaz bulutu ister bir yıldız olsun, bugüne kadar son derece hızlı hareket ettiği gözlemlenen çok sayıda sistem keşfedilmiştir. Bu hız ancak bir kara deliğin yoğun kütlesinden kaynaklanan çekim gücüyle mümkün olabilir.

John Michell 1783'te kara deliğin varlığını duyurduğunda dünyadaki çok az bilim insanı onun neyden bahsettiğini anlamaya yetecek zihinsel donanıma sahipti. Hem bu kavramının hem de Michell'in neredeyse tamamen unutulması ve ancak yirminci yüzyılda yeniden keşfedilmesi bu nedendendir.

Yazar Burcu Kara

Genellikle modern tarih, yakın tarih ve popüler bilim üstüne içerikler üretiyor. Özel ilgi alanları arasında Kuzey Afrika ve Güney Amerika'nın sömürge tarihi ve Avrupa'daki eski monarşiler yer alıyor.