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 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.
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, Isaac Newton'ın 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.
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.
Michell bir noktada yanılmış olmasına rağmen cevabı doğru olmuştu. Bugün Albert 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.
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 Galaksisi'nin 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 20. yüzyılda yeniden keşfedilmesi bu nedendendir.
John Michell hakkında sık sorulanlar
John Michell ne ile tanınıyordu?
John Michell, nesneler arasındaki yerçekimi üzerine yaptığı çalışmalarla tanınan bir İngiliz doğa filozofu ve jeologdu.
John Michell astronomiye ne gibi katkılarda bulundu?
John Michell, yıldızların kütlesini ve yoğunluğunu hesaplamak ve kara deliklerin varlığını önermek de dahil olmak üzere astronomiye önemli katkılarda bulunmuştur.
John Michell'in kara delik kavramına katkısı ne olmuştur?
John Michell, 1700'lerin sonlarında bugün kara delikler olarak bildiğimiz "karanlık yıldızların" varlığını öne süren ilk kişiydi. Bir yıldızın çekim kuvvetinin, ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olabileceğini öne sürdü.
John Michell Dünya'nın yoğunluğunu nasıl ölçtü?
John Michell, Dünya'nın kütlesini ve yoğunluğunu tahmin etmek için yerçekimi nedeniyle bir sarkacın sapmasını kullandı. Bir dağın tepesindeki sarkacın sapması ile deniz seviyesindeki sarkacın sapmasını karşılaştırmış ve aradaki farkı Dünya'nın yoğunluğunu hesaplamak için kullanmıştır.
John Michell depremler hakkında ne keşfetti?
John Michell depremleri sistematik olarak inceleyen ilk bilim insanlarından biriydi. Depremlerin yerkabuğunun kırıldığı bölgelerde meydana gelme eğiliminde olduğunu gözlemledi ve yerkabuğunun tektonik plakalardan oluştuğunu öne sürdü.
John Michell gelgit çalışmalarına nasıl katkıda bulundu?
John Michell gelgitlere neden olan yerçekimi kuvvetlerini incelemiş ve Ay'ın yerçekiminin gelgitlerin birincil nedeni olduğunu öne sürmüştür. Ayrıca gelgitlerin okyanus havzalarının şeklinden ve Dünya'nın dönüşünden de etkilendiğini öne sürdü.
Kaynaklar:
- McCormack, Russell (1968). "John Michell and Henry Cavendish: Weighing the stars". British Journal for the History of Science. 4 (2): 126–155. Bibcode:1968BrJHS…4..126M. doi:10.1017/s0007087400003459.
- Schaffer, Simon (1979). "John Michell and black holes". Journal for the History of Astronomy. 10: 42 43. Bibcode:1979JHA….10…42S. doi:10.1177/002182867901000104.
