Kara delikler, keşfedildikleri andan itibaren belki de evrenimizdeki en gizemli ve esrarengiz astronomik nesnelerdir; bilim adamlarının ilgisini çekmiş ve bilim kurgu yazarlarının hayal gücünü heyecanlandırmıştır. Kara delikler nedir ve neyi temsil ederler? Kara delikler, fiziksel özellikleri nedeniyle, ışığın bile ötesine kaçamayacağı kadar yüksek yoğunluğa ve çekim kuvvetine sahip, soyu tükenmiş yıldızlardır.
Kara deliklerin keşfinin tarihi
Kara deliklerin teorik varlığı ilk kez, gerçek keşiflerinden çok önce, 1783 yılında D. Michel (Yorkshire ilçesinden boş zamanlarında astronomi ile ilgilenen bir İngiliz rahip) tarafından öne sürülmüştü. Hesaplamalarına göre, eğer bizimkini alıp (modern bilgisayar dilinde arşivlersek) 3 km'lik bir yarıçapa sıkıştırırsak, o kadar büyük (tek kelimeyle muazzam) bir çekim kuvveti oluşacaktır ki, ışık bile onu terk edemeyecek. . “Kara delik” kavramı bu şekilde ortaya çıktı, her ne kadar aslında hiç de siyah olmasa da, bizce “karanlık delik” terimi daha uygun olur, çünkü tam olarak ışığın yokluğu söz konusudur.
Daha sonra 1918 yılında büyük bilim adamı Albert Einstein görelilik teorisi bağlamında kara delikler konusunu yazdı. Ancak kara delik kavramı ancak 1967'de Amerikalı astrofizikçi John Wheeler'ın çabaları sayesinde nihayet akademik çevrelerde yer kazandı.
Ne olursa olsun, D. Michel, Albert Einstein ve John Wheeler, çalışmalarında bu gizemli gök cisimlerinin uzaydaki yalnızca teorik varlığını varsaydılar, ancak kara deliklerin asıl keşfi 1971'de gerçekleşti. ilk kez teleskopla fark edildi.
Bir kara delik böyle görünüyor.
Uzayda kara delikler nasıl oluşur?
Astrofizikten bildiğimiz gibi, tüm yıldızların (Güneşimiz dahil) sınırlı miktarda yakıt kaynağı vardır. Ve bir yıldızın ömrü milyarlarca ışıkyılı sürse de, er ya da geç bu koşullu yakıt kaynağı sona erer ve yıldız "söner". Bir yıldızın "solma" sürecine, yıldızın önemli bir dönüşüme uğradığı ve boyutuna bağlı olarak beyaz cüceye, nötron yıldızına veya kara deliğe dönüşebileceği yoğun reaksiyonlar eşlik eder. Dahası, inanılmaz derecede etkileyici boyutlara sahip en büyük yıldızlar genellikle bir kara deliğe dönüşür - bu en inanılmaz boyutların sıkıştırılması nedeniyle, yeni oluşan kara deliğin kütlesinde ve yerçekimi kuvvetinde çoklu bir artış olur ve bu da bir kara deliğe dönüşür. bir tür galaktik elektrikli süpürge - etrafındaki her şeyi ve herkesi emer.
Kara delik bir yıldızı yutar.
Küçük bir not - Güneşimiz galaktik standartlara göre hiç de büyük bir yıldız değildir ve yaklaşık birkaç milyar yıl içinde gerçekleşecek olan yok oluşundan sonra büyük olasılıkla bir kara deliğe dönüşmeyecektir.
Ancak size karşı dürüst olalım - bugün bilim adamları bir kara deliğin oluşumunun tüm inceliklerini henüz bilmiyorlar; şüphesiz bu, kendi başına milyonlarca ışık yılı sürebilen son derece karmaşık bir astrofiziksel süreçtir. Bu yönde ilerlemek mümkün olsa da, ara kara deliklerin, yani aktif kara delik oluşum sürecinin gerçekleştiği yok olma durumundaki yıldızların keşfi ve daha sonra incelenmesi mümkündür. Bu arada benzer bir yıldız, 2014 yılında gökbilimciler tarafından sarmal bir galaksinin kolunda keşfedilmişti.
Evrende kaç tane kara delik var?
Modern bilim adamlarının teorilerine göre Samanyolu galaksimizde yüz milyonlarca kara delik olabilir. Samanyolu'muzdan uçacak hiçbir şeyin olmadığı komşu galaksimizde - 2,5 milyon ışıkyılı - bunlardan daha azı olmayabilir.
Kara delik teorisi
Muazzam kütleye (Güneşimizin kütlesinden yüzbinlerce kat daha büyük) ve inanılmaz yerçekimi gücüne rağmen, kara delikleri teleskopla görmek hiç kolay olmadı çünkü kara delikler hiç ışık yaymıyorlar. Bilim adamları kara deliği ancak "yemek" anında fark etmeyi başardılar - başka bir yıldızın emilmesi, şu anda zaten gözlemlenebilen karakteristik radyasyon ortaya çıkıyor. Böylece kara delik teorisi gerçek anlamda doğrulanmış oldu.
Kara deliklerin özellikleri
Bir kara deliğin ana özelliği, etrafındaki uzayın ve zamanın olağan durumunda kalmasına izin vermeyen inanılmaz yerçekimi alanlarıdır. Evet, doğru duydunuz, bir kara deliğin içinde zaman normalden kat kat daha yavaş akar ve eğer orada olsaydınız, geri döndüğünüzde (tabii ki bu kadar şanslıysanız), yüzyılların geçtiğini fark ederseniz şaşırırsınız. Dünya'da ve sen yaşlanmadın bile bunu zamanında başardın. Dürüst olalım, eğer bir kara deliğin içinde olsaydınız hayatta kalmanız pek mümkün olmazdı, çünkü oradaki yer çekimi kuvveti öyle bir kuvvettir ki herhangi bir maddi nesne parçalanmadan atomlara ayrılır.
Ama eğer bir kara deliğe yakın olsanız bile, onun çekim alanı dahilinde olsanız bile, zor anlar yaşarsınız, çünkü onun yerçekimine ne kadar direnirseniz, uçup gitmeye çalışırsanız, o kadar hızlı içine düşersiniz. Bu görünüşte paradoksun nedeni, tüm kara deliklerin sahip olduğu yerçekimsel girdap alanıdır.
Bir insan kara deliğe düşerse ne olur?
Kara deliklerin buharlaşması
İngiliz gökbilimci S. Hawking ilginç bir gerçeği keşfetti: kara delikler aynı zamanda buharlaşma da yayıyor gibi görünüyor. Doğru, bu yalnızca nispeten küçük kütleli delikler için geçerlidir. Etraflarındaki güçlü yerçekimi, parçacık ve antiparçacık çiftlerini doğurur; çiftlerden biri delik tarafından içeri çekilir, ikincisi ise dışarı atılır. Böylece kara delik sert antipartiküller ve gama ışınları yayar. Bir kara delikten gelen bu buharlaşmaya veya radyasyona, onu keşfeden bilim adamının adı verilmiştir: "Hawking radyasyonu".
En büyük kara delik
Kara delik teorisine göre, hemen hemen tüm galaksilerin merkezinde, birkaç milyondan birkaç milyar güneş kütlesine kadar kütlelere sahip devasa kara delikler bulunur. Ve nispeten yakın zamanda, bilim adamları bugüne kadar bilinen en büyük iki kara deliği keşfettiler; bunlar iki yakın galakside bulunuyor: NGC 3842 ve NGC 4849.
NGC 3842, bizden 320 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan Aslan takımyıldızı yönündeki en parlak gökadadır. Merkezinde 9,7 milyar güneş kütlesi ağırlığında devasa bir kara delik var.
335 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Saç Kümesi'ndeki bir galaksi olan NGC 4849, aynı derecede etkileyici bir kara deliğe sahiptir.
Bu dev kara deliklerin çekim alanı veya akademik anlamda olay ufku, Güneş'ten !'e olan mesafenin yaklaşık 5 katı kadardır. Böyle bir kara delik güneş sistemimizi yer, hatta boğulmaz.
En küçük kara delik
Ancak geniş kara delik ailesinde çok küçük temsilciler de var. Böylece bilim adamlarının şu anda keşfettiği en cüce kara delik Güneşimizin kütlesinin yalnızca 3 katı kadardır. Aslında bu, bir kara deliğin oluşması için gereken teorik minimum değerdir; eğer o yıldız biraz daha küçük olsaydı, delik oluşmazdı.
Kara delikler yamyamdır
Evet, öyle bir olgu var ki, yukarıda da yazdığımız gibi, kara delikler, diğer kara delikler de dahil olmak üzere etraflarındaki her şeyi emen bir tür “galaktik elektrikli süpürgelerdir”. Son zamanlarda gökbilimciler, bir galaksideki kara deliğin, başka bir galaksideki daha büyük bir kara obur tarafından yenildiğini keşfettiler.
- Bazı bilim adamlarının hipotezlerine göre kara delikler, yalnızca her şeyi kendi içine çeken galaktik elektrikli süpürgeler değildir, aynı zamanda belirli koşullar altında kendileri de yeni evrenler doğurabilirler.
- Kara delikler zamanla buharlaşabilir. Yukarıda İngiliz bilim adamı Stephen Hawking'in kara deliklerin radyasyon özelliğine sahip olduğunu keşfettiğini ve çok uzun bir süre sonra, etrafta emilecek hiçbir şey kalmadığında kara deliğin daha fazla buharlaşmaya başlayacağını, zamanla radyasyona dönüştüğünü yazmıştık. tüm kütlesini çevredeki uzaya aktarır. Her ne kadar bu sadece bir varsayım, bir hipotez olsa da.
- Kara delikler zamanı yavaşlatır ve uzayı büker. Zaman genişlemesi hakkında zaten yazmıştık, ancak kara delik koşullarında uzay da tamamen kavisli olacaktır.
- Kara delikler evrendeki yıldız sayısını sınırlıyor. Yani çekim alanları, bilindiği üzere yeni yıldızların doğduğu uzaydaki gaz bulutlarının soğumasını engellemektedir.
Discovery Channel'daki kara delikler, video
Ve sonuç olarak size Discovery Channel'dan kara delikler hakkında ilginç bir bilimsel belgesel sunuyoruz.
>
Gizemli ve görünmez olanı düşünün Kara delikler Evrende: ilginç gerçekler, Einstein'ın araştırması, süper kütleli ve ara türler, teori, yapı.
- uzaydaki en ilginç ve gizemli nesnelerden biri. Yoğunlukları yüksektir ve çekim kuvveti o kadar güçlüdür ki, ışık bile sınırlarının dışına çıkamaz.
Albert Einstein kara deliklerden ilk kez 1916'da genel görelilik teorisini yarattığında bahsetti. Terimin kendisi 1967'de John Wheeler sayesinde ortaya çıktı. Ve ilk kara delik 1971'de "görüldü".
Kara deliklerin sınıflandırılması üç tür içerir: yıldız kütleli kara delikler, süper kütleli kara delikler ve orta kütleli kara delikler. Pek çok ilginç gerçeği öğrenmek ve bu gizemli kozmik oluşumları daha iyi tanımak için kara deliklerle ilgili videoyu mutlaka izleyin.
Kara delikler hakkında ilginç gerçekler
- Kendinizi bir kara deliğin içinde bulursanız yerçekimi sizi gerecektir. Ama korkmanıza gerek yok çünkü tekilliğe ulaşamadan öleceksiniz. 2012 yılında yapılan bir araştırma, kuantum etkilerinin olay ufkunu bir ateş duvarına, o da sizi bir kül yığınına dönüştürdüğünü ileri sürdü.
- Kara delikler "emmez". Bu işleme, bu oluşumda bulunmayan bir boşluk neden olur. Böylece malzeme düşüyor.
- İlk kara delik Geiger sayaçlı roketler tarafından bulunan Cygnus X-1'di. 1971'de bilim adamları Cygnus X-1'den bir radyo sinyali aldılar. Bu nesne, Kip Thorne ve Stephen Hawking arasında bir anlaşmazlığın konusu oldu. İkincisi bunun bir kara delik olmadığına inanıyordu. 1990'da yenilgiyi kabul etti.
- Büyük Patlama'dan hemen sonra küçük kara delikler ortaya çıkmış olabilir. Hızla dönen uzay, bazı alanları Güneş'ten daha az kütleli, yoğun deliklere sıkıştırdı.
- Yıldız çok yaklaşırsa parçalanabilir.
- Genellikle Güneş'in üç katı kütleye sahip bir milyar kadar yıldız kara deliğinin olduğu tahmin edilmektedir.
- Sicim teorisi ile klasik mekaniği karşılaştırırsak, ilki daha fazla çeşitte devasa devlerin ortaya çıkmasına neden olur.
Kara delik tehlikesi
Bir yıldızın yakıtı bittiğinde, kendi kendini yok etme sürecine başlayabilir. Kütlesi Güneş'in üç katı olsaydı, kalan çekirdek bir nötron yıldızı ya da beyaz cüceye dönüşürdü. Ancak daha büyük olan yıldız kara deliğe dönüşüyor.
Bu tür nesneler küçüktür ancak inanılmaz yoğunluğa sahiptir. Önünüzde şehir büyüklüğünde bir nesne olduğunu, ancak kütlesinin Güneş'in üç katı olduğunu hayal edin. Bu, tozu ve gazı çeken ve boyutunu artıran inanılmaz derecede büyük bir çekim kuvveti yaratır. Şaşıracaksınız ama birkaç yüz milyon yıldız kara deliği olabilir.
Süper kütleli kara delikler
Elbette evrendeki hiçbir şey süper kütleli kara deliklerin muhteşemliğiyle karşılaştırılamaz. Güneş kütlesini milyarlarca kat aşıyorlar. Bu tür nesnelerin hemen hemen her galakside var olduğuna inanılıyor. Bilim adamları henüz oluşum sürecinin tüm inceliklerini bilmiyorlar. Büyük olasılıkla çevredeki toz ve gazdan kaynaklanan kütle birikimi nedeniyle büyüyorlar.
Ölçeklerini binlerce küçük kara deliğin birleşmesine borçlu olabilirler. Veya bütün bir yıldız kümesi çökebilir.
Galaksilerin merkezlerindeki kara delikler
Astrofizikçi Olga Silchenko, Andromeda Bulutsusu'nda süper kütleli bir kara deliğin keşfi, John Kormendy'nin araştırması ve yerçekimine sahip karanlık cisimler hakkında:
Kozmik radyo kaynaklarının doğası
Astrofizikçi Anatoly Zasov sinkrotron radyasyonu, uzak galaksilerin çekirdeklerindeki kara delikler ve nötr gaz hakkında:
Orta düzey kara delikler
Kısa bir süre önce, bilim adamları yeni bir tür orta kütleli kara delikler buldular. Bir kümedeki yıldızlar çarpıştığında oluşarak zincirleme reaksiyona neden olabilirler. Sonuç olarak merkeze düşerek süper kütleli bir kara delik oluştururlar.
2014 yılında gökbilimciler sarmal gökadanın kolunda bir ara tür keşfettiler. Tahmin edilemeyen yerlerde bulunabilecekleri için bulunmaları çok zordur.
Mikro kara delikler
Fizikçi Eduard Boos, LHC'nin güvenliği, mikro kara deliğin doğuşu ve zar kavramı hakkında:
Kara delik teorisi
Kara delikler son derece büyük nesnelerdir, ancak nispeten mütevazı miktarda bir alanı kaplarlar. Buna ek olarak, nesnelerin (ve hatta ışığın) kendi bölgelerinden ayrılmasını engelleyen muazzam bir yer çekimine sahiptirler. Ancak bunları doğrudan görmek mümkün değildir. Araştırmacıların bir kara delik beslendiğinde üretilen radyasyona bakması gerekiyor.
İlginçtir ki, kara deliğe doğru ilerleyen madde olay ufkundan seker ve dışarı atılır. Bu durumda göreceli hızlarda hareket eden parlak malzeme jetleri oluşur. Bu emisyonlar uzun mesafelerden tespit edilebilir.
- yerçekimi kuvvetinin ışığı bükebilecek, uzayı ya da zamanı çarpıtabilecek kadar büyük olduğu şaşırtıcı nesneler.
Kara deliklerde üç katman ayırt edilebilir: dış ve iç olay ufku ve tekillik.
Kara deliğin olay ufku, ışığın kaçma şansının olmadığı sınırdır. Bir parçacık bu çizgiyi geçtiğinde oradan ayrılamaz. Kara deliğin kütlesinin bulunduğu iç bölgeye tekillik denir.
Klasik mekaniğin açısından konuşursak, hiçbir şey kara delikten kaçamaz. Ancak kuantum kendi düzeltmesini yapar. Gerçek şu ki, her parçacığın bir antiparçacığı vardır. Kütleleri aynı ama yükleri farklı. Eğer kesişirlerse birbirlerini yok edebilirler.
Böyle bir çift olay ufkunun dışında belirdiğinde, biri içeri çekilebilir, diğeri ise itilebilir. Bu nedenle ufuk küçülebilir ve kara delik çökebilir. Bilim insanları hâlâ bu mekanizmayı incelemeye çalışıyor.
Yığılma
Astrofizikçi Sergei Popov, süper kütleli kara delikler, gezegen oluşumu ve evrenin erken dönemlerindeki madde birikimi hakkında:
En ünlü kara delikler
Kara delikler hakkında sık sorulan sorular
Daha geniş anlamda, bir kara delik, uzayda o kadar büyük miktarda kütlenin yoğunlaştığı, tek bir nesnenin yerçekimi etkisinden kaçamayacağı belirli bir alandır. Yer çekimi söz konusu olduğunda Albert Einstein'ın önerdiği genel görelilik teorisine güveniyoruz. İncelenen nesnenin ayrıntılarını anlamak için adım adım ilerleyeceğiz.
Gezegenin yüzeyinde olduğunuzu ve bir kaya fırlattığınızı hayal edelim. Eğer Hulk'un gücüne sahip değilseniz, yeterince kuvvet uygulayamazsınız. Daha sonra taş belli bir yüksekliğe çıkacak, ancak yer çekiminin baskısı altında geri düşecektir. Yeşil bir diktatörün gizli potansiyeline sahipseniz, o zaman nesneye yeterli ivmeyi verebilirsiniz, bu sayede yerçekimi etkisi bölgesini tamamen terk edecektir. Buna "kaçış hızı" denir.
Bir formüle ayıracak olursak bu hız gezegenin kütlesine bağlıdır. Ne kadar büyük olursa, yerçekimi kavraması da o kadar güçlü olur. Kalkış hızı tam olarak nerede olduğunuza bağlı olacaktır: merkeze ne kadar yakınsa dışarı çıkmak da o kadar kolay olur. Gezegenimizin kalkış hızı 11,2 km/s iken 2,4 km/s'dir.
En ilginç kısma yaklaşıyoruz. Diyelim ki küçücük bir yerde toplanmış, inanılmaz yoğunlukta kütleye sahip bir nesneniz var. Bu durumda kaçış hızı ışık hızını aşar. Ve hiçbir şeyin bu göstergeden daha hızlı hareket etmediğini biliyoruz, bu da kimsenin böyle bir gücün üstesinden gelip kaçamayacağı anlamına geliyor. Bunu bir ışık huzmesi bile yapamaz!
18. yüzyılda Laplace kütlenin aşırı yoğunlaşması üzerine kafa yormuştu. Genel göreliliği takip eden Karl Schwarzschild, böyle bir nesneyi tanımlamak için teorinin denklemine matematiksel bir çözüm bulmayı başardı. Oppenheimer, Wolkoff ve Snyder (1930'lar) tarafından başka katkılar da yapılmıştır. O andan itibaren insanlar bu konuyu ciddi bir şekilde tartışmaya başladı. Açıkça ortaya çıktı: Devasa bir yıldızın yakıtı bittiğinde, yerçekimi kuvvetine dayanamaz ve bir kara deliğe çökmesi kaçınılmazdır.
Einstein'ın teorisinde yerçekimi, uzay ve zamandaki eğriliğin bir tezahürüdür. Gerçek şu ki, olağan geometrik kurallar burada çalışmıyor ve büyük nesneler uzay-zamanı bozuyor. Kara deliğin tuhaf özellikleri var, dolayısıyla çarpıklığı en açık şekilde görülebiliyor. Örneğin bir nesnenin bir “olay ufku” vardır. Bu, kürenin deliğin çizgisini işaretleyen yüzeyidir. Yani bu sınırı aşarsanız geri dönüş olmaz.
Kelimenin tam anlamıyla kaçış hızının ışık hızına eşit olduğu yerdir burası. Buranın dışında kaçış hızı ışık hızından daha düşüktür. Ancak roketiniz hızlanabiliyorsa kaçmaya yetecek kadar enerji olacaktır.
Ufkun kendisi geometri açısından oldukça tuhaf. Uzaktaysanız statik bir yüzeye bakıyormuş gibi hissedeceksiniz. Ama yaklaştığınızda ışık hızıyla dışarıya doğru hareket ettiğini fark ediyorsunuz! Şimdi neden girmenin bu kadar kolay olduğunu ama kaçmanın bu kadar zor olduğunu anlıyorum. Evet, bu çok kafa karıştırıcı çünkü aslında ufuk duruyor ama aynı zamanda ışık hızıyla da koşuyor. Bu, yerinde kalabilmek için olabildiğince hızlı koşmak zorunda kalan Alice'in durumuna benziyor.
Ufuk çizgisine çarpıldığında, uzay ve zaman o kadar güçlü bir çarpıklık yaşar ki, koordinatlar radyal mesafenin ve geçiş zamanının rollerini tanımlamaya başlar. Yani merkezden uzaklığı belirten “r” geçici hale gelirken, “uzaysallıktan” “t” sorumlu oluyor. Sonuç olarak, normal zamanda geleceğe gidemeyeceğiniz gibi, daha düşük bir r indeksi ile hareket etmeyi de durduramayacaksınız. r=0 olan bir tekilliğe geleceksiniz. Roket atabilirsiniz, motoru maksimuma çalıştırabilirsiniz ama kaçamazsınız.
"Kara delik" terimi John Archibald Wheeler tarafından icat edildi. Ondan önce bunlara “soğumuş yıldızlar” deniyordu.
Fizikçi Emil Akhmedov kara deliklerin, Karl Schwarzschild'in ve dev kara deliklerin incelenmesi üzerine:
Bir şeyin ne kadar büyük olduğunu hesaplamanın iki yolu vardır. Kütleyi veya alanın kapladığı alanı adlandırabilirsiniz. İlk kriteri ele alırsak, bir kara deliğin kütlesinin belirli bir sınırı yoktur. İstenilen yoğunluğa sıkıştırabildiğiniz sürece dilediğiniz miktarda kullanabilirsiniz.
Bu oluşumların çoğu büyük kütleli yıldızların ölümünden sonra ortaya çıktı, dolayısıyla ağırlıklarının eşit olması beklenebilir. Böyle bir deliğin tipik kütlesi güneşin kütlesinin 10 katıdır - 10.31 kg. Buna ek olarak, her galaksinin, kütlesi güneş karasının milyon katı olan 10.36 kg'ı aşan merkezi bir süper kütleli kara deliğe ev sahipliği yapması gerekir.
Nesne ne kadar büyük olursa, kapladığı kütle de o kadar fazla olur. Ufuk yarıçapı ve kütlesi doğru orantılıdır, yani bir kara deliğin ağırlığı diğerinden 10 kat daha fazlaysa yarıçapı 10 kat daha büyüktür. Güneş kütlesindeki bir deliğin yarıçapı 3 km, milyon kat daha büyükse 3 milyon km'dir. Bunlar inanılmaz derecede büyük şeyler gibi görünüyor. Ancak bunların astronomi için standart kavramlar olduğunu unutmayalım. Güneşin yarıçapı 700.000 km'ye ulaşır ve kara deliğin yarıçapı 4 kat daha fazladır.
Diyelim ki şanssızsınız ve geminiz amansız bir şekilde süper kütleli bir kara deliğe doğru ilerliyor. Kavga etmenin bir anlamı yok. Sadece motorları kapatıp kaçınılmaz olana doğru ilerleyin. Ne bekleyebileceğinizi?
Ağırlıksızlıkla başlayalım. Serbest düşüştesiniz, dolayısıyla mürettebat, gemi ve tüm parçalar ağırlıksızdır. Deliğin merkezine yaklaştıkça gelgit çekim kuvvetleri daha güçlü hissedilir. Örneğin ayaklarınız merkeze başınıza göre daha yakındır. Daha sonra gerildiğinizi hissetmeye başlarsınız. Sonuç olarak, parçalanacaksınız.
Bu kuvvetler merkeze 600.000 km yaklaşana kadar farkedilemez. Bu zaten ufuktan sonra. Ama çok büyük bir nesneden bahsediyoruz. Güneş kütlesinde bir deliğe düşerseniz, gelgit kuvvetleri sizi merkezden 6000 km kadar yutar ve ufka ulaşmadan parçalara ayırır (bu yüzden sizi büyük olana gönderiyoruz ki zaten ölebilesiniz). deliğin içinde ve yaklaşırken değil) .
İçerideki ne? Hayal kırıklığına uğratmak istemiyorum ama dikkate değer bir şey yok. Bazı nesnelerin görünümü bozulabilir ve başka hiçbir şey sıra dışı olmayabilir. Ufku geçtikten sonra bile etrafınızdaki şeylerin sizinle birlikte hareket ettiğini göreceksiniz.
Bütün bunlar ne kadar sürecek? Her şey mesafenize bağlıdır. Örneğin, tekilliğin deliğin yarıçapının 10 katı olduğu bir dinlenme noktasından başladınız. Ufka yaklaşmak yalnızca 8 dakika sürecek ve ardından tekilliğe girmek 7 saniye daha sürecek. Küçük bir kara deliğe düşerseniz her şey daha hızlı gerçekleşir.
Ufku geçer geçmez roket atabilir, çığlık atabilir ve ağlayabilirsiniz. Tekilliğe ulaşana kadar tüm bunları yapmak için 7 saniyeniz var. Ama hiçbir şey seni kurtaramayacak. O yüzden sadece yolculuğun tadını çıkarın.
Diyelim ki, bir çukura düştünüz ve erkek arkadaşınız da uzaktan izliyor. O, olaylara farklı bakacak. Ufuk çizgisine yaklaştıkça yavaşladığınızı fark edeceksiniz. Ama insan yüz yıl otursa bile sen ufka ulaşana kadar beklemez.
Açıklamaya çalışalım. Kara delik çökmekte olan bir yıldızdan ortaya çıkmış olabilir. Malzeme yok edildiğinden, Kirill (arkadaşınız olmasına izin verin) malzemenin azaldığını görüyor, ancak ufka yaklaştığını asla fark etmeyecek. Belli bir yarıçapta donuyor gibi göründükleri için onlara "donmuş yıldızlar" denmesinin nedeni budur.
Sorun ne? Buna optik yanılsama diyelim. Ufku geçmek gerekmediği gibi, delik oluşturmak için de sonsuzluğa gerek yoktur. Yaklaştıkça ışığın Kirill'e ulaşması daha uzun sürüyor. Daha doğrusu, geçişinizden kaynaklanan gerçek zamanlı radyasyon ufukta sonsuza kadar kaydedilecektir. Uzun zamandır çizgiyi aştınız ve Kirill hâlâ ışık sinyalini gözlemliyor.
Veya diğer taraftan yaklaşabilirsiniz. Zaman ufkun yakınında daha uzun süre sürüklenir. Örneğin süper güçlü bir geminiz var. Ufka yaklaşmayı, orada birkaç dakika kalmayı ve Kirill'e canlı çıkmayı başardın. Kimi göreceksin? Yaşlı adam! Sonuçta zaman senin için çok daha yavaş geçiyordu.
O zaman doğru olan ne? İllüzyon mu yoksa zaman oyunu mu? Her şey kara deliği tanımlamak için kullanılan koordinat sistemine bağlıdır. Schwarzschild koordinatlarına güveniyorsanız, ufku geçerken zaman koordinatı (t) sonsuza eşittir. Ancak sistemin ölçümleri, nesnenin yakınında olup bitenlere dair bulanık bir görüş sağlıyor. Ufuk çizgisinde tüm koordinatlar bozuktur (tekillik). Ancak her iki koordinat sistemini de kullanabilirsiniz, dolayısıyla iki cevap da geçerlidir.
Gerçekte görünmez olacaksınız ve çok zaman geçmeden Kirill sizi görmeyi bırakacak. Kırmızıya kaymayı unutmayın. Siz belirli bir dalga boyunda gözlemlenebilir ışık yayarsınız ama Kirill bunu daha uzun bir dalga boyunda görecektir. Dalgalar ufka yaklaştıkça uzar. Ayrıca bazı fotonlarda radyasyon oluştuğunu da unutmayın.
Mesela geçiş anında son fotonu göndereceksiniz. Belirli bir sonlu zamanda (süper kütleli bir kara delik için yaklaşık bir saat) Kirill'e ulaşacak.
Tabii ki değil. Olay ufkunun varlığını unutmayın. Dışarı çıkamayacağınız tek alan burası. Ona yaklaşmamak ve sakinleşmek yeterli. Üstelik güvenli bir mesafeden bu nesne size çok sıradan görünecektir.
Hawking'in bilgi paradoksu
Fizikçi Emil Akhmedov, yerçekiminin elektromanyetik dalgalar üzerindeki etkisi, kara deliklerin bilgi paradoksu ve bilimde öngörülebilirlik ilkesi üzerine:
Paniğe kapılmayın, çünkü Güneş asla böyle bir nesneye dönüşmeyecektir çünkü yeterli kütlesi yoktur. Üstelik 5 milyar yıl daha bugünkü görünümünü koruyacak. Daha sonra kırmızı dev aşamasına geçerek Merkür'ü, Venüs'ü emerek gezegenimizi iyice kızartacak ve ardından sıradan bir beyaz cüceye dönüşecek.
Ama hadi fanteziye dalalım. Böylece Güneş bir kara delik haline geldi. Öncelikle hemen karanlığa ve soğuğa bürüneceğiz. Dünya ve diğer gezegenler deliğe çekilmeyecek. Yeni nesnenin yörüngesinde normal yörüngelerde dönmeye devam edecekler. Neden? Çünkü ufuk sadece 3 km'ye ulaşacak ve yerçekimi bize hiçbir şey yapamayacak.
Evet. Doğal olarak görünür gözlemlere güvenemeyiz çünkü ışık kaçamaz. Ancak ikinci dereceden kanıtlar var. Örneğin kara delik içerebilecek bir alan görüyorsunuz. Bunu nasıl kontrol edebilirim? Kütleyi ölçerek başlayın. Bir alanda çok fazla olduğu veya görünüşte görünmez olduğu açıksa, o zaman doğru yoldasınız demektir. İki arama noktası vardır: galaktik merkez ve X-ışını radyasyonuna sahip ikili sistemler.
Böylece, nükleer kütlesi bir milyondan bir milyar güneşe kadar değişen 8 galakside devasa merkezi nesneler bulundu. Kütle, yıldızların ve gazın merkez etrafındaki dönüş hızı gözlemlenerek hesaplanır. Ne kadar hızlı olursa, onları yörüngede tutabilmek için kütlenin o kadar büyük olması gerekir.
Bu devasa nesneler iki nedenden dolayı kara delik olarak kabul edilir. Artık başka seçenek yok. Daha büyük, daha koyu ve daha kompakt bir şey yok. Ayrıca tüm aktif ve büyük galaksilerin merkezinde böyle bir canavarın saklandığına dair bir teori var. Ama yine de bu %100 kanıt değil.
Ancak son zamanlarda ortaya çıkan iki bulgu teoriyi destekliyor. En yakın aktif galakside çekirdeğin yakınında bir "su maser" sistemi (güçlü bir mikrodalga radyasyon kaynağı) fark edildi. Bilim insanları bir interferometre kullanarak gaz hızlarının dağılımını haritalandırdılar. Yani galaktik merkezde yarım ışık yılı içindeki hızı ölçtüler. Bu onların içeride yarıçapı yarım ışık yılına ulaşan devasa bir nesne olduğunu anlamalarına yardımcı oldu.
İkinci bulgu ise daha da ikna edici. X ışınlarını kullanan araştırmacılar, galaktik çekirdeğin spektral bir çizgisine rastladılar; bu, yakınlarda inanılmaz derecede yüksek (ışık hızının 1/3'ü) hıza sahip atomların varlığını gösteriyor. Ayrıca emisyon, kara deliğin ufkuna karşılık gelen bir kırmızıya kaymaya karşılık geliyordu.
Samanyolu'nda başka bir sınıf daha bulunabilir. Bunlar bir süpernova patlamasından sonra oluşan yıldız kara delikleridir. Eğer ayrı ayrı var olsalardı, yakından bile bunu pek fark etmezdik. Ama şanslıyız çünkü çoğu ikili sistemlerde var. Kara delik komşusunun kütlesini çekeceği ve onu yerçekimiyle etkileyeceği için bunları bulmak kolaydır. "Çekilen" malzeme, içindeki her şeyin ısındığı ve dolayısıyla güçlü radyasyon oluşturduğu bir birikim diski oluşturur.
Diyelim ki ikili bir sistem bulmayı başardınız. Kompakt bir nesnenin kara delik olduğunu nasıl anlarsınız? Tekrar kitlelere dönüyoruz. Bunu yapmak için yakındaki bir yıldızın yörünge hızını ölçün. Kütle inanılmaz derecede büyükse ve bu kadar küçük boyutlara sahipse, başka seçenek kalmaz.
Bu karmaşık bir mekanizmadır. Stephen Hawking 1970'lerde benzer bir konuyu gündeme getirmişti. Kara deliklerin gerçekte "kara" olmadığını söyledi. Radyasyon yaratmasına neden olan kuantum mekaniksel etkiler vardır. Yavaş yavaş delik küçülmeye başlar. Kütle azaldıkça radyasyon oranı artar, böylece delik giderek daha fazla ışık yayar ve çözünene kadar sıkıştırma sürecini hızlandırır.
Ancak bu yalnızca teorik bir şemadır çünkü son aşamada ne olacağını kimse kesin olarak söyleyemez. Bazı insanlar bunun küçük ama istikrarlı bir iz bıraktığını düşünüyor. Modern teoriler henüz daha iyi bir şey ortaya koymadı. Ancak sürecin kendisi inanılmaz ve karmaşıktır. Eğri uzay-zamanda parametrelerin hesaplanması gereklidir ve sonuçların kendisi normal koşullar altında doğrulanamaz.
Enerjinin Korunumu Yasası burada kullanılabilir, ancak yalnızca kısa süreler için. Evren sıfırdan enerji ve kütle yaratabilir ancak bunların hızla yok olması gerekir. Belirtilerden biri vakum dalgalanmalarıdır. Parçacık ve antiparçacık çiftleri birdenbire büyür, kısa bir süre var olur ve karşılıklı yok oluşla ölürler. Ortaya çıktıklarında enerji dengesi bozulur, ancak ortadan kaybolduktan sonra her şey eski haline döner. Harika görünüyor, ancak bu mekanizma deneysel olarak doğrulandı.
Diyelim ki vakum dalgalanmalarından biri bir kara deliğin ufkunun yakınında etki ediyor. Belki parçacıklardan biri içeri düşer ve ikincisi kaçar. Kaçan kişi deliğin enerjisinin bir kısmını da yanında götürür ve gözlemcinin gözüne düşebilir. Ona karanlık bir nesnenin basitçe bir parçacık saldığı anlaşılıyor. Ancak süreç kendini tekrar ediyor ve kara delikten sürekli bir radyasyon akışı görüyoruz.
Kirill'in ufuk çizgisini aşmak için sonsuzluğa ihtiyacınız varmış gibi göründüğünü daha önce söylemiştik. Ayrıca kara deliklerin sınırlı bir süre sonunda buharlaştığından da söz edildi. Yani ufka ulaştığınızda delik kaybolacak mı?
HAYIR. Kirill'in gözlemlerini anlatırken buharlaşma sürecinden bahsetmedik. Ancak bu süreç mevcutsa her şey değişir. Arkadaşınız sizi tam buharlaşma anında ufukta uçarken görecek. Neden?
Kirill'de optik bir yanılsama hakimdir. Olay ufkunda yayılan ışığın arkadaşına ulaşması uzun zaman alır. Eğer delik sonsuza kadar sürerse, ışık süresiz olarak hareket edebilir ve Kirill geçişi beklemez. Ancak delik buharlaştıysa, o zaman hiçbir şey ışığı durduramaz ve radyasyon patlaması anında adama ulaşacaktır. Ama artık umursamıyorsun çünkü uzun zaman önce tekillikte öldün.
Genel görelilik teorisinin formüllerinin ilginç bir özelliği vardır - zaman içinde simetri. Örneğin, herhangi bir denklemde zamanın geriye doğru aktığını hayal edebilir ve farklı ama yine de doğru bir çözüm elde edebilirsiniz. Bu prensibi kara deliklere uygularsak bir beyaz delik doğar.
Kara delik, hiçbir şeyin kaçamayacağı tanımlanmış bir alandır. Ancak ikinci seçenek, içine hiçbir şeyin düşemeyeceği beyaz bir deliktir. Aslında her şeyi bir kenara itiyor. Her ne kadar matematiksel açıdan her şey düzgün görünse de bu onların doğada var olduğunu kanıtlamaz. Büyük ihtimalle öyle bir şey yok ve bunu öğrenmenin de bir yolu yok.
Bu noktaya kadar kara deliklerin klasiklerinden bahsettik. Dönmezler ve elektrik yükleri yoktur. Ancak tam tersi versiyonda en ilginç şey başlıyor. Örneğin içeriye girebilirsiniz ama tekillikten kaçınabilirsiniz. Üstelik "içerisi" beyaz bir delikle temas etme yeteneğine sahip. Yani kendinizi kara deliğin giriş, beyaz deliğin ise çıkış olduğu bir tür tünelde bulacaksınız. Bu kombinasyona solucan deliği adı veriliyor.
İlginç bir şekilde, bir beyaz delik herhangi bir yerde, hatta başka bir Evrende bile bulunabilir. Eğer bu tür solucan deliklerini nasıl kontrol altına alabileceğimizi bilirsek o zaman uzayın her bölgesine hızlı ulaşımı sağlayacağız. Ve daha da havalı olanı zamanda yolculuk olasılığıdır.
Ancak birkaç şeyi öğrenmeden sırt çantanızı hazırlamayın. Ne yazık ki bu tür oluşumların olmama ihtimali yüksek. Beyaz deliklerin gerçek ve onaylanmış bir nesne değil, matematiksel formüllerden çıkan bir sonuç olduğunu daha önce söylemiştik. Ve gözlemlenen tüm kara delikler, düşen maddeyi oluşturur ve solucan delikleri oluşturmaz. Ve son durak tekilliktir.
Hiç zeminin süpürüldüğünü gördünüz mü? Eğer öyleyse, elektrikli süpürgenin tozları ve kağıt parçaları gibi küçük kalıntıları nasıl emdiğini fark ettiniz mi? Tabii ki fark ettiler. Kara delikler elektrikli süpürgeyle hemen hemen aynı şeyi yapar, ancak toz yerine daha büyük nesneleri (yıldızlar ve gezegenler) emmeyi tercih ederler. Ancak kozmik tozu da küçümsemeyecekler.
Kara delikler nasıl ortaya çıkıyor?
Kara deliklerin nereden geldiğini anlamak için ışık basıncının ne olduğunu bilmek güzel olurdu. Nesnelerin üzerine düşen ışığın onlara baskı uyguladığı ortaya çıktı. Örneğin, karanlık bir odada bir ampul yakarsak, aydınlatılan tüm nesnelere ek bir ışık basıncı kuvveti etki etmeye başlayacaktır. Bu kuvvet çok küçüktür ve günlük yaşamda elbette onu asla hissedemeyeceğiz. Bunun nedeni ampulün çok zayıf bir ışık kaynağı olmasıdır. (Laboratuvar koşullarında bir ampulün ışık basıncı hala ölçülebilir; bunu ilk yapan Rus fizikçi P. N. Lebedev'di) Yıldızlarda durum farklıdır. Yıldız genç ve parlak bir şekilde parlarken, içinde üç güç savaşıyor. Bir yandan yıldızı bir noktaya sıkıştırmaya çalışan yer çekimi kuvveti, dış katmanları içe doğru çekirdeğe doğru çeker. Öte yandan, yıldızı şişirme eğiliminde olan hafif basınç kuvveti ve sıcak gazın basınç kuvveti vardır. Yıldızın çekirdeğinde üretilen ışık o kadar yoğundur ki, yıldızın dış katmanlarını iter ve onları merkeze doğru çeken yerçekimi kuvvetini dengeler. Bir yıldız yaşlandıkça çekirdeği giderek daha az ışık üretir. Bunun nedeni, bir yıldızın yaşamı boyunca tüm hidrojen kaynağının tükenmesidir, bunun hakkında daha önce yazmıştık. Yıldız çok büyükse, yani Güneş'ten 20 kat daha ağırsa, dış kabuklarının kütlesi çok büyüktür. Bu nedenle ağır bir yıldızda dış katmanlar çekirdeğe gittikçe yaklaşmaya başlar ve yıldızın tamamı büzülmeye başlar. Aynı zamanda büzülen yıldızın yüzeyindeki çekim kuvveti de artar. Bir yıldız ne kadar büzülürse etrafındaki maddeyi o kadar güçlü bir şekilde çekmeye başlar. Sonunda yıldızın yerçekimi o kadar canavarca güçlenir ki, yaydığı ışık bile kaçamaz. Bu anda yıldız bir kara deliğe dönüşür. Artık hiçbir şey yaymıyor, yalnızca ışık dahil yakındaki her şeyi emiyor. Ondan tek bir ışık ışını bile gelmiyor, bu yüzden kimse onu göremiyor ve bu yüzden ona kara delik deniyor: Her şey emiliyor ve bir daha geri dönmüyor.
Kara delik neye benziyor?
Eğer siz ve ben bir kara deliğin yanında olsaydık, uzayın küçük, tamamen siyah bir bölgesinin etrafında dönen oldukça büyük, parlak bir disk görürdük. Bu kara bölge bir kara deliktir. Etrafındaki parlak disk ise kara deliğe düşen maddedir. Böyle bir diske birikim diski denir. Kara deliğin çekim kuvveti çok güçlü olduğundan içeriye emilen madde çok yüksek bir ivmeyle hareket eder ve bu nedenle ışınım yapmaya başlar. Gökbilimciler böyle bir diskten gelen ışığı inceleyerek kara deliğin kendisi hakkında çok şey öğrenebilirler. Kara deliğin varlığının bir başka dolaylı işareti de yıldızların uzayın belirli bir bölgesi etrafındaki olağandışı hareketidir. Deliğin yerçekimi, yakındaki yıldızları eliptik yörüngelerde hareket etmeye zorlar. Yıldızların bu tür hareketleri gökbilimciler tarafından da kaydedilmektedir.
Artık bilim adamlarının dikkati galaksimizin merkezinde yer alan kara deliğe odaklandı. Gerçek şu ki, Dünya'nın yaklaşık 3 katı kütleye sahip bir hidrojen bulutu kara deliğe yaklaşıyor. Bu bulut zaten kara deliğin çekim kuvvetinden dolayı şekil değiştirmeye başladı, önümüzdeki yıllarda daha da esneyecek ve kara deliğin içine çekilecek.
Bir kara deliğin içinde meydana gelen süreçleri asla göremeyeceğiz, dolayısıyla yalnızca kara deliğin etrafındaki diski gözlemlemekle yetinebiliriz. Ancak burada da bizi pek çok ilginç şey bekliyor. Belki de en ilginç olay, bu diskin merkezinden kaçan aşırı hızlı madde jetlerinin oluşmasıdır. Bu olgunun mekanizması henüz açıklığa kavuşturulmamıştır ve birinizin bu tür jetlerin oluşumuna ilişkin bir teori yaratması oldukça olasıdır. Şimdilik yalnızca bu tür “çekimlere” eşlik eden X-ışını flaşlarını kaydedebiliyoruz.
Bu video, bir kara deliğin yakındaki bir yıldızdan nasıl yavaş yavaş malzeme yakaladığını gösteriyor. Bu durumda kara deliğin çevresinde bir birikim diski oluşur ve içindeki maddenin bir kısmı muazzam hızlarda uzaya fırlatılır. Bu, Dünya çevresinde hareket eden bir uydu tarafından toplanan büyük miktarda X-ışını radyasyonu üretir.
Kara delik nasıl çalışır?
Bir kara delik üç ana bölüme ayrılabilir. Çok yüksek hızda hareket ettiğinizde kara deliğe düşmekten hâlâ kaçınabileceğiniz dış kısım. Dış kısımdan daha derinde bir olay ufku var - bu, vücudun kara delikten geri dönme umudunu kaybettiği hayali bir sınırdır. Olay ufkunun ötesindeki her şey dışarıdan görülemez çünkü güçlü yerçekimi nedeniyle içeriden hareket eden ışık bile onun ötesine uçamayacaktır. Bir kara deliğin tam merkezinde, kara deliğin kalbinin bir tekillik (büyük bir kütlenin yoğunlaştığı küçük hacimli bir uzay bölgesi) olduğuna inanılıyor.
Kara deliğe uçmak mümkün mü?
Uzak mesafede, bir kara deliğin çekimi, kara delikle aynı kütleye sahip sıradan bir yıldızın çekimiyle tamamen aynıdır. Olay ufkuna yaklaştıkça çekim daha da güçlenecek. Bu nedenle bir kara deliğe uçabilirsiniz, ancak geri dönebilmeniz için ondan uzak durmak daha iyidir. Gökbilimciler, bir kara deliğin yakındaki bir yıldızı nasıl içine çektiğini izlemek zorunda kaldı. Bu videoda neye benzediğini görebilirsiniz:
Güneşimiz kara deliğe mi dönüşecek?
Hayır, dönmeyecek. Güneş'in kütlesi bunun için çok küçük. Hesaplamalar, bir yıldızın kara delik olabilmesi için Güneş'ten en az 4 kat daha büyük kütleye sahip olması gerektiğini gösteriyor. Bunun yerine Güneş kırmızı bir dev haline gelecek ve dış kabuğunu atıp beyaz bir cüceye dönüşmeden önce yaklaşık olarak Dünya'nın yörüngesi boyutuna kadar şişecek. Size Güneş'in evrimi hakkında kesinlikle daha fazla bilgi vereceğiz.
İnsanoğlunun uzayda bulunduğunu bildiği tüm nesneler arasında kara delikler en ürkütücü ve anlaşılmaz izlenimi yaratıyor. Bu duygu, insanlığın bir buçuk asırdan fazla bir süredir onları bilmesine rağmen, kara delikler denildiğinde hemen hemen her insanı kapsıyor. Bu olaylarla ilgili ilk bilgi, Einstein'ın görelilik teorisi hakkındaki yayınlarından çok önce elde edildi. Ancak bu nesnelerin varlığının gerçek teyidi çok uzun zaman önce alınmadı.
Elbette kara delikler, Evrende daha da fazla gizeme yol açan tuhaf fiziksel özellikleriyle haklı olarak ünlüdür. Fizik ve kozmik mekaniğin tüm kozmik kanunlarına kolayca meydan okuyorlar. Kozmik delik gibi bir olgunun varlığının tüm ayrıntılarını ve ilkelerini anlamak için astronomideki modern başarılara aşina olmamız ve hayal gücümüzü kullanmamız gerekir; ayrıca standart kavramların ötesine geçmemiz gerekecektir. Kozmik delikleri anlamayı ve tanımayı kolaylaştırmak için portal sitesi, Evrendeki bu fenomenlerle ilgili birçok ilginç bilgi hazırladı.
Portal sitesinden kara deliklerin özellikleri
Öncelikle kara deliklerin birdenbire ortaya çıkmadığını, devasa büyüklük ve kütleye sahip yıldızlardan oluştuğunu belirtmek gerekiyor. Üstelik her kara deliğin en büyük özelliği ve benzersizliği, çok güçlü bir çekim kuvvetine sahip olmalarıdır. Nesnelerin kara deliğe olan çekim kuvveti ikinci kaçış hızını aşıyor. Bu tür yerçekimi göstergeleri, ışık ışınlarının bile çok daha düşük bir hıza sahip olmaları nedeniyle kara deliğin etki alanından kaçamayacağını göstermektedir.
Cazibenin özelliği, yakındaki tüm nesneleri çekmesidir. Kara deliğin yakınından geçen nesne ne kadar büyük olursa, o kadar fazla etki ve çekim alacaktır. Buna göre, nesne ne kadar büyük olursa, kara deliğin onu o kadar güçlü bir şekilde çektiği ve böyle bir etkiyi önlemek için kozmik cismin çok yüksek hareket hızlarına sahip olması gerektiği sonucuna varabiliriz.
Şunu da belirtmekte fayda var ki, tüm Evrende bir kara deliğin kendisine yakın olması durumunda onun çekiminden kaçınabilecek hiçbir cisim yoktur, çünkü en hızlı ışık akışı bile bu etkiden kaçamaz. Einstein tarafından geliştirilen görelilik teorisi, kara deliklerin özelliklerini anlamak için mükemmeldir. Bu teoriye göre yerçekimi zamanı etkileyebilir ve uzayı bozabilir. Ayrıca uzayda bulunan bir nesne ne kadar büyük olursa, zamanı da o kadar yavaşlattığını belirtiyor. Kara deliğin yakınında zaman tamamen durmuş gibi görünüyor. Bir uzay aracı bir uzay deliğinin etki alanına girecek olsaydı, yaklaştıkça nasıl yavaşlayacağını ve sonunda tamamen ortadan kaybolacağını gözlemleyebilirdik.
Kara delik gibi olaylardan çok korkmamalı ve şu anda var olabilecek tüm bilimsel olmayan bilgilere inanmamalısınız. Her şeyden önce, kara deliklerin etraflarındaki tüm madde ve nesneleri emebileceği ve bunu yaptıkça büyüyüp giderek daha fazlasını emdikleri yönündeki en yaygın efsaneyi ortadan kaldırmamız gerekiyor. Bunların hiçbiri tamamen doğru değil. Evet, aslında kozmik cisimleri ve maddeyi emebilirler, ancak yalnızca deliğin kendisinden belirli bir mesafede olanları emebilirler. Güçlü çekim güçleri dışında devasa kütleli sıradan yıldızlardan pek de farklı değiller. Güneşimiz kara deliğe dönüştüğünde bile yalnızca kısa mesafedeki nesneleri yutabilecek ve tüm gezegenler olağan yörüngelerinde dönmeye devam edecek.
Görelilik teorisine dönersek, güçlü yerçekimine sahip tüm nesnelerin zaman ve uzayın eğriliğini etkileyebileceği sonucuna varabiliriz. Ayrıca vücut kütlesi ne kadar büyükse distorsiyon da o kadar güçlü olacaktır. Dolayısıyla, yakın zamanda bilim insanları, galaksiler veya kara delikler gibi devasa kozmik cisimler nedeniyle gözlerimizin erişemeyeceği diğer nesneleri düşünebildiklerinde bunu pratikte görebildiler. Bütün bunlar, yakınlardaki bir kara delikten veya başka bir cisimden geçen ışık ışınlarının, yerçekiminin etkisi altında çok kuvvetli bir şekilde bükülmesi nedeniyle mümkündür. Bu tür bir bozulma, bilim adamlarının uzaya çok daha uzaklara bakmasına olanak tanır. Ancak bu tür çalışmalarla incelenen bedenin gerçek konumunu belirlemek çok zordur.
Kara delikler birdenbire ortaya çıkmaz; süper kütleli yıldızların patlamasıyla oluşurlar. Üstelik kara deliğin oluşabilmesi için patlayan yıldızın kütlesinin Güneş'in kütlesinin en az on katı olması gerekiyor. Her yıldız, yıldızın içinde meydana gelen termonükleer reaksiyonlar nedeniyle var olur. Bu durumda, füzyon işlemi sırasında bir hidrojen alaşımı açığa çıkar, ancak yerçekimi hidrojeni geri çektiği için yıldızın hareket bölgesini terk edemez. Tüm bu süreç yıldızların var olmasını sağlar. Hidrojen sentezi ve yıldız çekimi oldukça iyi işleyen mekanizmalardır ancak bu dengenin bozulması yıldız patlamasına yol açabilir. Çoğu durumda, nükleer yakıtın tükenmesinden kaynaklanır.
Yıldızın kütlesine bağlı olarak patlamadan sonraki gelişimleri için çeşitli senaryolar mümkündür. Böylece devasa yıldızlar bir süpernova patlamasının alanını oluşturur ve bunların çoğu eski yıldızın çekirdeğinin arkasında kalır; astronotlar bu tür nesnelere Beyaz Cüceler adını verir. Çoğu durumda, bu cisimlerin etrafında cücenin yerçekimi tarafından yerinde tutulan bir gaz bulutu oluşur. Süper kütleli yıldızların gelişmesi için başka bir yol da mümkündür; burada ortaya çıkan kara delik, yıldızın tüm maddesini çok güçlü bir şekilde merkezine çekecek ve bu da onun güçlü sıkışmasına yol açacaktır.
Bu tür sıkıştırılmış cisimlere nötron yıldızları denir. En nadir durumlarda, bir yıldızın patlamasından sonra, bu fenomene dair kabul edilen anlayışımıza göre bir kara deliğin oluşması mümkündür. Ancak bir deliğin oluşması için yıldızın kütlesinin çok büyük olması gerekir. Bu durumda nükleer reaksiyonların dengesi bozulduğunda yıldızın çekim kuvveti çılgına döner. Aynı zamanda aktif olarak çökmeye başlar ve ardından uzayda yalnızca bir nokta haline gelir. Yani yıldızın fiziksel bir cisim olarak varlığının sona erdiğini söyleyebiliriz. Ortadan kaybolmasına rağmen arkasında aynı çekim ve kütleye sahip bir kara delik oluşuyor.
Tamamen yok olmalarına yol açan yıldızların çöküşüdür ve onların yerine, kaybolan yıldızla aynı fiziksel özelliklere sahip bir kara delik oluşur. Tek fark, deliğin sıkışma derecesinin yıldızın hacminden daha fazla olmasıdır. Tüm kara deliklerin en önemli özelliği merkezini belirleyen tekillikleridir. Bu alan, artık var olmayan tüm fizik, madde ve uzay kanunlarına meydan okuyor. Tekillik kavramını anlamak için bunun kozmik olay ufku olarak adlandırılan bir engel olduğunu söyleyebiliriz. Aynı zamanda kara deliğin dış sınırıdır. Tekillik, geri dönüşü olmayan nokta olarak adlandırılabilir, çünkü deliğin devasa yerçekimi kuvvetinin harekete geçmeye başladığı yer burasıdır. Bu bariyeri aşan ışık bile kaçamaz.
Olay ufku o kadar çekici bir etkiye sahip ki, ışık hızıyla tüm cisimleri kendine çekiyor; kara deliğe yaklaştıkça hız göstergeleri daha da artıyor. Bu nedenle bu kuvvetin etki alanına giren tüm cisimler deliğin içine çekilmeye mahkumdur. Bu tür kuvvetlerin, böyle bir çekimin etkisiyle yakalanan bir cismi değiştirebildiği, ardından ince bir ip halinde uzandıkları ve daha sonra uzayda var olmalarının tamamen sona erdiği unutulmamalıdır.
Olay ufku ile tekillik arasındaki mesafe değişebilir; bu uzaya Schwarzschild yarıçapı adı verilir. Bu nedenle kara deliğin boyutu ne kadar büyük olursa etki alanı da o kadar geniş olur. Örneğin Güneşimiz kadar büyük bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapının 3 kilometre olacağını söyleyebiliriz. Buna göre büyük kara deliklerin menzili daha geniştir.
Kara deliklerin bulunması oldukça zor bir süreçtir çünkü ışık onlardan kaçamaz. Bu nedenle, arama ve tanımlama yalnızca bunların varlığına ilişkin dolaylı kanıtlara dayanmaktadır. Bilim adamlarının bunları bulmak için kullandıkları en basit yöntem, eğer büyük bir kütleye sahiplerse karanlık uzayda yer bularak onları aramaktır. Çoğu durumda gökbilimciler ikili yıldız sistemlerinde veya galaksilerin merkezlerinde kara delikler bulmayı başarırlar.
Çoğu gökbilimci, galaksimizin merkezinde de süper güçlü bir kara deliğin bulunduğuna inanma eğilimindedir. Bu açıklama şu soruyu akla getiriyor: Bu delik galaksimizdeki her şeyi yutabilecek mi? Gerçekte bu imkansızdır, çünkü deliğin kendisi yıldızlarla aynı kütleye sahiptir, çünkü o yıldızdan yaratılmıştır. Üstelik bilim adamlarının tüm hesaplamaları bu nesneyle ilgili herhangi bir küresel olayı öngörmüyor. Üstelik milyarlarca yıl daha galaksimizin kozmik cisimleri bu kara deliğin etrafında hiçbir değişiklik olmadan sessizce dönecek. Samanyolu'nun merkezinde bir deliğin varlığına dair kanıtlar, bilim adamlarının kaydettiği X-ışını dalgalarından elde edilebiliyor. Ve çoğu gökbilimci, kara deliklerin bunları aktif olarak büyük miktarlarda yaydığına inanma eğilimindedir.
Galaksimizde sıklıkla iki yıldızdan oluşan yıldız sistemleri bulunur ve çoğu zaman bunlardan biri kara delik haline gelebilir. Bu versiyonda kara delik, yolundaki tüm cisimleri emer ve madde onun etrafında dönmeye başlar, bunun sonucunda da ivme diski oluşur. Özel bir özelliği, dönüş hızını arttırması ve merkeze yaklaşmasıdır. X-ışınlarını yayan kara deliğin ortasına düşen maddedir ve maddenin kendisi yok olur.
İkili yıldız sistemleri kara delik statüsüne ilk adaylardır. Bu tür sistemlerde kara deliği bulmak en kolay olanıdır; görünen yıldızın hacmi nedeniyle görünmeyen kardeşinin göstergelerini hesaplamak mümkündür. Şu anda, kara delik statüsü için ilk aday, aktif olarak X-ışınları yayan Kuğu takımyıldızından bir yıldız olabilir.
Kara deliklerle ilgili yukarıdakilerin hepsinden sonuç olarak, onların o kadar da tehlikeli olaylar olmadığını söyleyebiliriz; elbette yakınlık durumunda, yerçekimi kuvveti nedeniyle uzaydaki en güçlü nesnelerdirler. Dolayısıyla diğer cisimlerden pek de farklı olmadıklarını söyleyebiliriz; temel özellikleri güçlü bir çekim alanıdır.
Kara deliklerin amacına ilişkin, bazıları saçma bile olan çok sayıda teori öne sürüldü. Dolayısıyla bunlardan birine göre bilim adamları, kara deliklerin yeni galaksiler doğurabileceğine inanıyorlardı. Bu teori, dünyamızın yaşamın kökeni için oldukça elverişli bir yer olduğu, ancak faktörlerden birinin değişmesi durumunda yaşamın imkansız olacağı gerçeğine dayanmaktadır. Bu nedenle, kara deliklerin fiziksel özelliklerindeki değişikliklerin tekilliği ve tuhaflıkları, bizimkinden önemli ölçüde farklı olacak tamamen yeni bir Evrenin ortaya çıkmasına neden olabilir. Ancak bu sadece bir teoridir ve kara deliklerin böyle bir etkisi olduğuna dair hiçbir kanıt bulunmadığından oldukça zayıf bir teoridir.
Kara delikler ise sadece maddeyi absorbe etmekle kalmıyor, aynı zamanda buharlaşabiliyorlar. Benzer bir fenomen birkaç on yıl önce kanıtlandı. Bu buharlaşma kara deliğin tüm kütlesini kaybetmesine ve ardından tamamen yok olmasına neden olabilir.
Bütün bunlar kara delikler hakkında portal sitesinde bulabileceğiniz en küçük bilgidir. Ayrıca diğer kozmik olaylar hakkında da çok miktarda ilginç bilgiye sahibiz.
Kara delik kavramı okul çocuklarından yaşlılara kadar herkes tarafından bilinir; bilim ve kurgu literatüründe, sarı medyada ve bilimsel konferanslarda kullanılır. Ancak bu tür deliklerin tam olarak ne olduğu herkes tarafından bilinmemektedir.
Kara deliklerin tarihinden
1783 Kara delik gibi bir olgunun varlığına dair ilk hipotez, 1783 yılında İngiliz bilim adamı John Michell tarafından ortaya atıldı. Teorisinde Newton'un iki eserini (optik ve mekaniği) birleştirdi. Michell'in fikri şuydu: Eğer ışık küçük parçacıklardan oluşan bir akımsa, o zaman diğer tüm cisimler gibi parçacıkların da bir çekim alanının çekimine maruz kalması gerekir. Yıldızın kütlesi ne kadar büyükse, ışığın onun çekimine direnmesinin de o kadar zor olduğu ortaya çıktı. Michell'den 13 yıl sonra Fransız gökbilimci ve matematikçi Laplace (büyük ihtimalle İngiliz meslektaşından bağımsız olarak) benzer bir teori ortaya attı.
1915 Ancak 20. yüzyılın başlarına kadar tüm eserleri sahipsiz kaldı. 1915'te Albert Einstein Genel Görelilik Teorisi'ni yayınladı ve yerçekiminin uzay-zamanın maddeden kaynaklanan eğriliği olduğunu gösterdi ve birkaç ay sonra Alman gökbilimci ve teorik fizikçi Karl Schwarzschild bunu belirli bir astronomik problemi çözmek için kullandı. Güneş etrafındaki kavisli uzay-zamanın yapısını araştırdı ve kara delik olgusunu yeniden keşfetti.
(John Wheeler "Kara delikler" terimini icat etti)
1967 Amerikalı fizikçi John Wheeler, bir kağıt parçası gibi buruşturularak sonsuz küçük bir noktaya dönüştürülebilen uzayın ana hatlarını çizdi ve ona "Kara Delik" terimini verdi.
1974İngiliz fizikçi Stephen Hawking, kara deliklerin maddeyi geri dönüşsüz olarak absorbe etmelerine rağmen radyasyon yayabildiğini ve sonunda buharlaşabildiğini kanıtladı. Bu olaya "Hawking radyasyonu" adı veriliyor.
Bu günlerde. Pulsarlar ve kuasarlar üzerine yapılan son araştırmaların yanı sıra kozmik mikrodalga arka plan ışınımının keşfi, sonunda kara delik kavramının tanımlanmasını mümkün kıldı. 2013 yılında G2 gaz bulutu Kara Deliğin çok yakınına geldi ve büyük olasılıkla onun tarafından yutulacak; benzersiz süreci gözlemlemek, kara deliklerin özelliklerine ilişkin yeni keşifler için muazzam fırsatlar sağlayacak.
Aslında kara delikler nelerdir
Bu olgunun kısa ve öz bir açıklaması şu şekildedir. Kara delik, yerçekimsel çekimi o kadar güçlü ki, ışık kuantumu da dahil olmak üzere hiçbir nesnenin onu terk edemeyeceği bir uzay-zaman bölgesidir.
Kara delik bir zamanlar çok büyük bir yıldızdı. Termonükleer reaksiyonlar derinliklerinde yüksek basıncı koruduğu sürece her şey normal kalır. Ancak zamanla enerji kaynağı tükenir ve kendi yerçekiminin etkisi altındaki gök cismi küçülmeye başlar. Bu sürecin son aşaması yıldız çekirdeğinin çökmesi ve bir kara deliğin oluşmasıdır.
- 1. Bir kara delik yüksek hızda bir jet fırlatır
- 2. Maddeden oluşan bir disk büyüyerek kara deliğe dönüşür
- 3. Kara delik
- 4. Kara delik bölgesinin detaylı diyagramı
- 5. Bulunan yeni gözlemlerin boyutu
En yaygın teori, Samanyolu'nun merkezi de dahil olmak üzere her galakside benzer olayların mevcut olduğudur. Deliğin muazzam çekim kuvveti, etrafında birçok galaksiyi tutabilme kapasitesine sahip ve onların birbirlerinden uzaklaşmasını engelliyor. "Kapsama alanı" farklı olabilir, hepsi kara deliğe dönüşen yıldızın kütlesine bağlıdır ve binlerce ışık yılı olabilir.
Schwarzschild yarıçapı
Kara deliğin temel özelliği, içine düşen herhangi bir maddenin bir daha geri dönememesidir. Aynı durum ışık için de geçerlidir. Özünde delikler, üzerlerine düşen tüm ışığı tamamen emen ve kendi ışıklarını yaymayan gövdelerdir. Bu tür nesneler görsel olarak mutlak karanlık pıhtıları gibi görünebilir.
- 1. Maddenin ışık hızının yarısı hızla hareket etmesi
- 2. Foton halkası
- 3. İç foton halkası
- 4. Kara delikteki olay ufku
Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı'na göre, bir cisim deliğin merkezine kritik bir mesafeye yaklaşırsa artık geri dönemeyecektir. Bu mesafeye Schwarzschild yarıçapı denir. Bu yarıçapın içinde tam olarak ne olduğu kesin olarak bilinmiyor, ancak en yaygın teori var. Kara deliğin tüm maddesinin sonsuz küçük bir noktada yoğunlaştığına ve merkezinde bilim adamlarının tekil rahatsızlık adını verdiği sonsuz yoğunluğa sahip bir nesnenin bulunduğuna inanılıyor.
Kara deliğe düşmek nasıl olur?
(Resimde Sagittarius A* kara deliği son derece parlak bir ışık kümesine benziyor)
Çok uzun zaman önce, 2011'de bilim adamları, ona olağandışı ışık yayan basit G2 adını veren bir gaz bulutu keşfettiler. Bu parıltı, bir birikim diski olarak yörüngesinde dönen Yay A* kara deliğinin neden olduğu gaz ve tozdaki sürtünmeden kaynaklanıyor olabilir. Böylece, bir gaz bulutunun süper kütleli bir kara delik tarafından emilmesiyle ilgili şaşırtıcı fenomenin gözlemcileri oluyoruz.
Son çalışmalara göre kara deliğe en yakın yaklaşım Mart 2014'te gerçekleşecek. Bu heyecan verici gösterinin nasıl gerçekleşeceğine dair bir resmi yeniden canlandırabiliriz.
- 1. Verilerde ilk göründüğünde gaz bulutu devasa bir gaz ve toz topuna benziyor.
- 2. Haziran 2013 itibarıyla bulut, kara delikten on milyarlarca kilometre uzaktadır. 2500 km/s hızla içine düşüyor.
- 3. Bulutun kara deliğin yanından geçmesi bekleniyor ancak bulutun ön ve arka kenarlarına etki eden yerçekimi farkından kaynaklanan gelgit kuvvetleri, bulutun giderek daha uzun bir şekil almasına neden olacaktır.
- 4. Bulut parçalandıktan sonra büyük bir kısmı büyük olasılıkla Yay A* etrafındaki birikim diskine akacak ve içinde şok dalgaları oluşturacaktır. Sıcaklık birkaç milyon dereceye çıkacak.
- 5. Bulutun bir kısmı doğrudan kara deliğin içine düşecek. Hiç kimse bu maddeye bundan sonra tam olarak ne olacağını bilmiyor, ancak düşerken güçlü X-ışınları yayması ve bir daha asla görülmeyeceği bekleniyor.
Video: Kara delik gaz bulutunu yutuyor
(G2 gaz bulutunun ne kadarının Yay A* kara deliği tarafından yok edilip tüketileceğine dair bilgisayar simülasyonu)
Kara deliğin içinde ne var?
Kara deliğin içinin pratik olarak boş olduğunu ve tüm kütlesinin, tam merkezinde bulunan inanılmaz derecede küçük bir noktada, tekillikte yoğunlaştığını belirten bir teori var.
Yarım asırdır var olan bir başka teoriye göre ise kara deliğe düşen her şey, kara deliğin içinde yer alan başka bir evrene geçiyor. Şimdi bu teori asıl teori değil.
Ve bir kara deliğe düşen her şeyin, olay ufku olarak adlandırılan yüzeyindeki sicimlerin titreşimleri içinde çözündüğünü öne süren üçüncü, en modern ve inatçı bir teori daha var.
Peki olay ufku nedir? Süper güçlü bir teleskopla bile kara deliğin içine bakmak imkansızdır, çünkü dev kozmik huniye giren ışığın bile geri çıkma şansı yoktur. En azından bir şekilde düşünülebilecek her şey yakın çevresinde bulunmaktadır.
Olay ufku, altından hiçbir şeyin (ne gazın, ne tozun, ne yıldızların, ne de ışığın) kaçamayacağı geleneksel bir yüzey çizgisidir. Ve bu, Evrenin kara deliklerinde geri dönüşü olmayan gizemli noktadır.
