Güneş bir kara delik olsaydı?

Güneş 6 km çapında bir kara deliğe sıkıştırıldı: gezegenler yörüngelerini korur, ama ışık ve ısı yok olur

Bir varsayım: fizik kâğıt üzerinde izin veriyor ama kimse görmedi. Gösterilen her şey bugünkü teoriye uyar.

Adım adım

Aynı çekim

Newton 1687'de, yuvarlak bir cismin dışında çekimin, sanki tüm kütlesi merkezde toplanmış gibi olduğunu gösterdi: kabuk teoremi. Einstein'ın kütleçekimi de 1923'teki Birkhoff teoremiyle aynı şeyi söyler: yuvarlak bir kütlenin dışında, içerideki kütle ne yaparsa yapsın uzayın biçimi aynıdır. Yani bir Güneş kütlesindeki kara delik Dünya'yı tıpkı bugünkü Güneş gibi çekerdi.

Yalnızca iki şey değişirdi: artık ne güneş ışığı ne de Güneş'in ısısı olurdu. Bu öykünün geri kalanı, bunun ne anlama geleceğini ölçülmüş sayılarla anlatıyor. Böyle bir şey hiç yaşanmadı ve bizim Güneş'imizin başına gelemez.

Nasıl yapılabilirdi

Doğa bunu Güneş'e yapamaz. Kara delikler, yaklaşık 20 Güneş'ten ağır bir yıldızın yakıtı bittiğinde ve çekirdeği kendi üstüne çöktüğünde doğar. Geriye kalanın yaklaşık 2,3 Güneş'ten ağır olması gerekir, yoksa bir nötron yıldızı olarak kalır: bilinen en ağır nötron yıldızı PSR J0952−0607, 2,35 Güneş kütlesindedir (Romani ve ötekiler, 2022).

Yani bu bir düşünce deneyidir: Güneş, aynı kütlede bir kara delikle yer değiştirir. Onu gerçekten sıkıştırmak, Güneş'in tüm ömrü boyunca verdiğinden yüzlerce kat fazla enerji açığa çıkarırdı; bu burada hesaba katılmıyor. Resim küçülmeyi kayan bir ölçekte gösteriyor.

Sekiz dakikalık güneş ışığı

Dünya çekimdeki bir değişimi daha erken hisseder miydi? Kütleçekimindeki değişimler de ışık hızıyla yol alır: 2017'de nötron yıldızı çarpışması GW170817'nin kütleçekim dalgaları, 130 milyon yıllık yolculuktan sonra ışığından en fazla iki saniye farkla ulaştı. Ama burada gönderilecek bir değişim yok: delik tıpkı Güneş gibi çeker.

Ay ve gezegenler yalnızca Güneş'in ışığıyla parlar, bu yüzden onlar da sönerdi; her biri, yansıttığı son ışık bize ulaştığında: Ay, Güneş'ten üç saniye içinde, Jüpiter bir saatten fazla sonra, Neptün ise yaklaşık 8 saat sonra.

Kara bir gökyüzü

Saçılacak güneş ışığı olmayınca hava artık mavi parlamaz, gündüz gökyüzü de gece kadar karadır. Ay kaybolur; yalnızca önündeki yıldızları örttüğü yerde fark edilir. Delik resimde görünemeyecek kadar küçük, bu yüzden yeri işaretlendi.

Soğuk

Oraya ne hızla varacağı basit bir modelle hesaplanıyor: ısıyı aşağıdan yukarı taşıyan kaya ve üstünde ısıyı uzaya bırakan hava. Soğuk, havadaki su buharını, sonra da karbondioksiti dondurup ayırdıkça sera etkisi zayıflar. Denizden ılıklık getiren ve karanın soğumasını başta yavaşlatacak rüzgârlar hesaba katılmadı.

Deniz donar

Yani deniz bir yılda ya da bir yüzyılda tamamen donmazdı: bir buz kapağının altında sıvı su on binlerce yıl dayanırdı. Sıcaklıklar ve buzun kalınlığı bu modelden geliyor; daha ayrıntılı bir model biraz farklı değerler verebilir.

Karanlıkta yaşam

Bitkilerin güneş ışığıyla ürettiği besinlerle yaşayan yüzey canlıları birkaç ay içinde yok olurdu. Ama bazı canlıların Güneş'e hiç ihtiyacı olmadı: deniz tabanında ve yerin derinliklerinde kayadan gelen kimyasallarla beslenirler.

1977'de Alvin denizaltısı, Galápagos Adaları yakınında Pasifik'in tabanında dev tüp solucanları, midyeler ve yengeçlerle dolu sıcak su kaynakları buldu. Bu hayvanlar, enerjilerini ışıktan değil, kayadan yükselen sudaki hidrojen sülfürden alan mikroplar sayesinde yaşar.

Bu mikropların çoğu ve hayvanlar yine de bitkilerin güneş ışığında ürettiği, denizde çözünmüş oksijeni solur. Güneş olmadan yenisi üretilmez, bu yüzden oksijen azaldıkça kaynakların büyük hayvanları ölürdü. Oksijene ihtiyaç duymayan mikroplar yaşamayı sürdürürdü.

Daha da derinde, 2008'de Desulforudis audaxviator adlı bir bakterinin Güney Afrika'daki bir altın madeninde 2,8 km derinde tek başına yaşadığı bulundu; kayanın radyoaktivitesiyle ayrışan suyla besleniyordu (Chivian ve ötekiler). Böyle bir yaşam karanlıkta milyonlarca yıl sürebilir.

Yakından

Event Horizon Telescope'un fotoğrafladığı kara delikler, 2019'da M87* ve 2022'de Sagittarius A*, bir ışık halkası gösterir, çünkü içlerine gaz düşer ve ısınır. Güneş'in deliğinin çevresinde uzay neredeyse boş olurdu, bu yüzden hiç parıltısı olmazdı: yalnızca gökyüzünü nasıl büktüğünden fark edilirdi.

Resimde yıldız ışığının bükülmesi, ışın ışın genel göreliliği izler. Yıldızların kendisi çizilmiştir ve gökyüzü, karanlığa uzun süre alışmış gözlerle bakılıyormuş gibi, gerçekte görüneceğinden daha parlak gösterilmiştir.

Gerilip uzamak

Daha yakında bir bedeni, ufka varmadan çok önce uzun, ince bir şeride çekerdi; gökbilimciler buna spagettileşme der. Güneş'in yüzeyinin eskiden olduğu yerde, 696.000 km uzakta, gerilme Dünya'nın yerçekiminin milyonda birinden azdır: gelgit, deliğin ne kadar küçük olduğuna değil, ne kadar yakın olduğunuza bağlıdır.

Büyük delikler kenarlarında daha yumuşaktır. Dört milyon kat daha ağır olan Sagittarius A*'nın ufkunda bir insana etki eden gerilme Dünya'nın yerçekiminden çok daha azdır; ufku hiçbir şey hissetmeden geçebilirdiniz. Resimdeki halkalar, gerilmenin Dünya'nın yerçekiminin bir ve on katı olduğu yerleri gösterir.

Gerçekte ne olacak

Bir yıldız ancak Güneş'in kütlesinin yaklaşık 20 katından fazlasıyla doğarsa kara delik olur. Güneş ise çekirdeğindeki hidrojeni tüketecek, genişliğinin 200 katına kadar şişecek ve dış katmanlarını savuracak. Sıcak çekirdeği, Dünya büyüklüğünde, trilyonlarca yıl boyunca yavaşça soğuyan bir beyaz cüce olarak kalacak.

Önce kırmızı dev tarafından yutulmazsa Dünya onun çevresinde dönmeyi sürdürecek ve gece gökyüzünde Güneş yerine küçük, sönükleşen beyaz bir yıldız olacak. Olaylar'daki Güneş'in ölümü simülasyonu, Güneş'in gerçekte nasıl sona ereceğini gösteriyor.

Bilinen en yakın kara delik Gaia BH1, 1.560 ışık yılı uzaktadır (El-Badry ve ötekiler, 2023). Güneş'ten on kat ağırdır ve çevresinde Güneş benzeri bir yıldız döner; tıpkı Dünya'nın kara deliğe dönüşmüş bir Güneş'in çevresinde döneceği gibi.