Kara delik nedir? İkili sistemleri izlemek

Fizik ve astronomi alanındaki muazzam başarılara rağmen, özü tam olarak ortaya çıkarılamayan birçok olgu vardır. Bu tür olaylar, hakkındaki tüm bilgilerin yalnızca teorik olduğu ve pratik bir şekilde doğrulanamadığı gizemli kara delikleri içerir.

Kara delikler var mı?

Görelilik teorisi ortaya çıkmadan önce bile gökbilimciler siyah hunilerin varlığına dair bir teori öne sürüyorlardı. Einstein'ın teorisinin yayımlanmasının ardından yerçekimi sorusu revize edildi ve kara delikler probleminde yeni varsayımlar ortaya çıktı. Bu kozmik nesneyi görmek gerçekçi değil çünkü uzaya giren tüm ışığı emiyor. Bilim adamları, yıldızlararası gazın hareketi ve yıldızların yörüngelerinin analizine dayanarak kara deliklerin varlığını kanıtlıyorlar.

Kara deliklerin oluşumu etraflarındaki uzay-zaman özelliklerinde değişikliklere yol açar. Zaman, muazzam yer çekiminin etkisi altında sıkışıp kalmış gibi görünüyor ve yavaşlıyor. Kendilerini siyah bir huninin yolunda bulan yıldızlar, rotalarından sapabilir, hatta yön değiştirebilirler. Kara delikler ikiz yıldızlarının enerjisini emer ve bu da kendini gösterir.

Kara delik neye benziyor?

Kara deliklerle ilgili bilgiler çoğunlukla varsayımsaldır. Bilim insanları bunları uzay ve radyasyon üzerindeki etkileri açısından inceliyor. Evrendeki kara delikleri görmek mümkün değildir çünkü kara delikler yakın uzaya giren ışığın tamamını emerler. Özel uydulardan, ışınların kaynağı olan parlak bir merkezi gösteren siyah nesnelerin X-ışını görüntüsü alındı.

Kara delikler nasıl oluşuyor?

Uzaydaki kara delik, kendine has özellikleri ve özellikleri olan ayrı bir dünyadır. Kozmik deliklerin özellikleri, ortaya çıkma sebeplerine göre belirlenir. Siyah nesnelerin görünümüyle ilgili olarak aşağıdaki teoriler vardır:

1. Uzayda meydana gelen çökmelerin sonucudur. Bu, büyük kozmik cisimlerin çarpışması veya bir süpernova patlaması olabilir.
2. Boyutlarını korurken uzay nesnelerinin ağırlıklandırılması nedeniyle ortaya çıkarlar. Bu olgunun nedeni belirlenmemiştir.

Siyah huni, uzayda nispeten küçük boyutlu ancak çok büyük bir kütleye sahip bir nesnedir. Kara delik teorisi, her kozmik nesnenin, bazı olayların sonucunda boyutunu kaybetmesi ancak kütlesini koruması durumunda potansiyel olarak bir kara huni haline gelebileceğini söylüyor. Bilim adamları, nispeten büyük kütleye sahip minyatür uzay nesneleri olan birçok kara mikro deliğin varlığından bile bahsediyor. Kütle ve boyut arasındaki bu tutarsızlık, yerçekimi alanının artmasına ve güçlü çekimin ortaya çıkmasına neden olur.

Kara deliğin içinde ne var?

Siyah gizemli nesneye ancak büyük bir gerginliğe sahip bir delik denilebilir. Bu olgunun merkezi, artan yerçekimine sahip kozmik bir cisimdir. Böyle bir yerçekiminin sonucu, bu kozmik bedenin yüzeyine güçlü bir çekimdir. Bu durumda, gazların ve kozmik toz taneciklerinin döndüğü bir girdap akışı oluşur. Bu nedenle kara deliğe kara huni demek daha doğrudur.

Kara deliğin içinde ne olduğunu pratikte bulmak imkansızdır çünkü kozmik girdabın yerçekimi seviyesi, hiçbir nesnenin etki alanından kaçmasına izin vermez. Bilim adamlarına göre kara deliğin içinde tam bir karanlık vardır, çünkü ışık kuantumu kara deliğin içinde geri dönülemez bir şekilde kaybolur. Siyah huninin içinde uzay ve zamanın bozulduğu varsayılır; burada fizik ve geometri kanunları geçerli değildir. Kara deliklerin bu gibi özellikleri, muhtemelen şu anda bilim adamları tarafından bilinmeyen antimadde oluşumuna yol açabilir.

Kara delikler neden tehlikelidir?

Kara delikler bazen çevredeki nesneleri, radyasyonu ve parçacıkları emen nesneler olarak tanımlanır. Bu fikir yanlıştır: Bir kara deliğin özellikleri onun yalnızca kendi etki alanına girenleri absorbe etmesine izin verir. İkiz yıldızlardan yayılan kozmik mikropartikülleri ve radyasyonu emebilir. Bir gezegen kara deliğe yakın olsa bile emilmeyecek, yörüngesinde hareket etmeye devam edecektir.

Bir kara deliğe düşerseniz ne olur?

Kara deliklerin özellikleri yerçekimi alanının gücüne bağlıdır. Siyah huniler etki alanlarına giren her şeyi çeker. Bu durumda uzay-zamansal özellikler değişir. Kara deliklerle ilgili her şeyi inceleyen bilim insanları, bu girdaptaki nesnelere ne olacağı konusunda hemfikir değiller:

• bazı bilim adamları bu deliklere düşen tüm nesnelerin gerildiğini veya parçalara ayrıldığını ve çeken nesnenin yüzeyine ulaşmak için zamanlarının olmadığını öne sürüyorlar;
• diğer bilim adamları deliklerde tüm olağan özelliklerin bozulduğunu, dolayısıyla oradaki nesnelerin zaman ve uzayda kayboluyor gibi göründüğünü iddia ediyor. Bu nedenle kara deliklere bazen başka dünyalara açılan kapılar da denir.

Kara delik türleri

Siyah huniler oluşum yöntemine göre türlere ayrılır:

1. Bazı yıldızların ömrünün sonunda yıldız kütleli siyah nesneler doğar. Bir yıldızın tamamen yanması ve termonükleer reaksiyonların sona ermesi, yıldızın sıkışmasına yol açar. Yıldız yerçekimsel çöküşe uğrarsa siyah bir huniye dönüşebilir.
2. Süper kütleli siyah huniler. Bilim adamları, herhangi bir galaksinin çekirdeğinin, oluşumunun yeni bir galaksinin ortaya çıkışının başlangıcı olan süper kütleli bir huni olduğunu iddia ediyor.
3. İlkel kara delikler. Bunlar, maddenin yoğunluğundaki ve yerçekimi kuvvetindeki farklılıklar nedeniyle oluşan mikro delikler de dahil olmak üzere, değişen kütlelerdeki delikleri içerebilir. Bu tür delikler Evrenin başlangıcında oluşan hunilerdir. Bu aynı zamanda kıllı kara delik gibi nesneleri de içerir. Bu delikler kıllara benzer ışınların varlığıyla ayırt edilir. Bu fotonların ve gravitonların kara deliğe düşen bilgilerin bir kısmını sakladığı varsayılmaktadır.
4. Kuantum kara delikleri. Nükleer reaksiyonlar sonucu ortaya çıkarlar ve kısa süre yaşarlar. Kuantum hunileri en büyük ilgiyi çekiyor çünkü onların çalışmaları siyah kozmik nesneler sorunuyla ilgili soruların yanıtlanmasına yardımcı olabiliyor.
5. Bazı bilim insanları bu tür uzay nesnelerini kıllı bir kara delik olarak tanımlıyor. Bu delikler kıllara benzer ışınların varlığıyla ayırt edilir. Bu fotonların ve gravitonların kara deliğe düşen bilgilerin bir kısmını sakladığı varsayılmaktadır.

Dünya'ya en yakın kara delik

En yakın kara delik Dünya'dan 3000 ışık yılı uzaktadır. Buna V616 Monocerotis veya V616 Mon denir. Ağırlığı 9-13 güneş kütlesine ulaşır. Bu deliğin ikili ortağı Güneş'in yarısı kadar kütleye sahip bir yıldızdır. Dünya'ya nispeten yakın olan bir diğer huni ise Cygnus X-1'dir. Dünya'dan 6 bin ışıkyılı uzaklıkta bulunur ve Güneş'ten 15 kat daha ağırdır. Bu kozmik kara deliğin aynı zamanda hareketi Cygnus X-1'in etkisinin izini sürmeye yardımcı olan kendi ikili ortağı da var.

Kara delikler - ilginç gerçekler

Bilim insanları siyah cisimlerle ilgili şu ilginç gerçekleri anlatıyor:

1. Bu nesnelerin galaksilerin merkezi olduğunu dikkate alırsak, en büyük huniyi bulmak için en büyük galaksiyi tespit etmemiz gerekir. Dolayısıyla evrendeki en büyük kara delik, Abell 2029 kümesinin merkezindeki IC 1101 galaksisinde yer alan hunidir.
2. Siyah nesneler aslında çok renkli nesnelere benziyor. Bunun nedeni radyomanyetik radyasyonda yatmaktadır.
3. Bir kara deliğin ortasında kalıcı fiziksel veya matematiksel yasalar yoktur. Her şey deliğin kütlesine ve yerçekimi alanına bağlıdır.
4. Siyah huniler yavaş yavaş buharlaşıyor.
5. Siyah hunilerin ağırlığı inanılmaz boyutlara ulaşabilir. En büyük kara delik 30 milyon güneş kütlesine eşit bir kütleye sahiptir.

Sınırsız Evren sırlarla, bilmecelerle ve paradokslarla doludur. Modern bilimin uzay araştırmalarında büyük bir ilerleme kaydetmiş olmasına rağmen, bu geniş dünyadaki çoğu şey insanın dünya görüşü için anlaşılmaz olmaya devam ediyor. Yıldızlar, bulutsular, kümeler ve gezegenler hakkında çok şey biliyoruz. Ancak Evrenin enginliğinde varlığını ancak tahmin edebildiğimiz nesneler var. Örneğin kara delikler hakkında çok az şey biliyoruz. Kara deliklerin doğası hakkındaki temel bilgi ve bilgiler varsayımlara ve varsayımlara dayanmaktadır. Astrofizikçiler ve nükleer bilimciler onlarca yıldır bu sorunla mücadele ediyorlar. Uzaydaki kara delik nedir? Bu tür nesnelerin doğası nedir?

Kara delikler hakkında basit terimlerle konuşmak

Bir kara deliğin neye benzediğini hayal etmek için tünele giren bir trenin kuyruğuna bakmanız yeterli. Tren tünele doğru derinleştikçe son vagondaki sinyal ışıklarının boyutu küçülecek ve tamamen gözden kaybolacaktır. Başka bir deyişle bunlar, korkunç yerçekimi nedeniyle ışığın bile kaybolduğu nesnelerdir. Temel parçacıklar, elektronlar, protonlar ve fotonlar görünmez engeli aşamazlar ve hiçliğin kara uçurumuna düşerler, bu yüzden uzayda böyle bir deliğe siyah denir. İçerisinde en ufak bir ışık alanı yok, tam bir karanlık ve sonsuzluk var. Kara deliğin diğer tarafında ne olduğu bilinmiyor.

Bu uzay elektrikli süpürgesi devasa bir çekim kuvvetine sahip ve tüm yıldız kümeleri ve üstkümeleri, bulutsular ve karanlık maddeyle birlikte bütün bir galaksiyi emebiliyor. Bu nasıl mümkün olabilir? Sadece tahmin edebiliriz. Bu durumda bildiğimiz fizik yasaları dikişlerden patlıyor ve meydana gelen süreçlere dair bir açıklama sunmuyor. Paradoksun özü, Evrenin belirli bir bölümünde cisimlerin yerçekimi etkileşiminin kütleleri tarafından belirlenmesidir. Bir nesnenin diğerini absorbe etme süreci, niteliksel ve niceliksel bileşimlerinden etkilenmez. Belirli bir alanda kritik sayıya ulaşan parçacıklar, yerçekimi kuvvetlerinin çekim kuvvetlerine dönüştüğü başka bir etkileşim düzeyine girer. Bir cisim, nesne, madde veya madde yer çekiminin etkisi altında sıkışmaya başlayarak devasa yoğunluğa ulaşır.

Yaklaşık olarak benzer süreçler, yıldız maddesinin iç yerçekiminin etkisi altında hacim olarak sıkıştırıldığı bir nötron yıldızının oluşumu sırasında meydana gelir. Serbest elektronlar protonlarla birleşerek elektriksel açıdan nötr parçacıklar (nötronlar) oluşturur. Bu maddenin yoğunluğu çok büyüktür. Bir parça rafine şeker büyüklüğündeki bir madde parçacığı milyarlarca ton ağırlığındadır. Burada uzay ve zamanın sürekli nicelikler olduğu genel görelilik teorisini hatırlamak yerinde olacaktır. Sonuç olarak sıkıştırma işlemi yarı yolda durdurulamaz ve dolayısıyla bir sınırı yoktur.

Potansiyel olarak bir kara delik, uzayın bir kısmından diğerine geçişin olabileceği bir deliğe benzeyebilir. Aynı zamanda uzay ve zamanın özellikleri de değişerek uzay-zaman hunisine dönüşüyor. Bu huninin dibine ulaşan her madde kuantumlara ayrışır. Kara deliğin, yani bu dev deliğin diğer tarafında ne var? Belki de dışarıda başka yasaların geçerli olduğu ve zamanın ters yönde aktığı başka bir alan vardır.

Görelilik teorisi bağlamında kara delik teorisi şuna benzer. Uzayda yerçekimi kuvvetlerinin herhangi bir maddeyi mikroskobik boyutlara sıkıştırdığı nokta, büyüklüğü sonsuza kadar artan devasa bir çekim kuvvetine sahiptir. Zamanın bir katı beliriyor ve uzay bükülerek bir noktada kapanıyor. Bir kara delik tarafından yutulan nesneler, bu devasa elektrikli süpürgenin çekme kuvvetine bağımsız olarak dayanamaz. Kuantumun sahip olduğu ışık hızı bile temel parçacıkların yer çekimi kuvvetinin üstesinden gelmesine izin vermez. Böyle bir noktaya gelen her cisim, maddi bir nesne olmaktan çıkar ve uzay-zaman baloncuğuyla birleşir.

Bilimsel açıdan kara delikler

Kendinize sorarsanız kara delikler nasıl oluşur? Net bir cevap olmayacak. Evrende bilimsel açıdan açıklanamayan pek çok paradoks ve çelişki vardır. Einstein'ın görelilik teorisi bu tür nesnelerin doğasına ilişkin yalnızca teorik bir açıklamaya izin verir, ancak kuantum mekaniği ve fizik bu durumda sessiz kalır.

Meydana gelen süreçleri fizik yasalarıyla açıklamaya çalıştığımızda resim şu şekilde görünecektir. Büyük veya süper kütleli bir kozmik cismin muazzam yerçekimsel sıkıştırması sonucu oluşan bir nesne. Bu sürecin bilimsel bir adı var: yerçekimi çöküşü. "Kara delik" terimi bilim camiasında ilk kez 1968 yılında Amerikalı gökbilimci ve fizikçi John Wheeler'ın yıldızların çöküş durumunu açıklamaya çalışmasıyla duyuldu. Teorisine göre, kütleçekimsel çöküşe uğramış büyük bir yıldızın yerinde, giderek artan bir sıkıştırmanın işlediği uzaysal ve zamansal bir boşluk ortaya çıkıyor. Yıldızı oluşturan her şey kendi içine giriyor.

Bu açıklama, kara deliklerin doğasının hiçbir şekilde Evrende meydana gelen süreçlerle bağlantılı olmadığı sonucuna varmamızı sağlar. Bu nesnenin içinde olup biten her şey hiçbir şekilde çevredeki alana tek bir “AMA” ile yansımaz. Kara deliğin çekim kuvveti o kadar güçlü ki uzayı bükerek galaksilerin kara deliklerin etrafında dönmesine neden oluyor. Buna göre galaksilerin spiral şeklini almasının nedeni de netleşiyor. Devasa Samanyolu galaksisinin süper kütleli bir kara deliğin uçurumunda kaybolmasının ne kadar süreceği bilinmiyor. İlginç bir gerçek, kara deliklerin, bunun için ideal koşulların yaratıldığı uzayın herhangi bir yerinde ortaya çıkabilmesidir. Böyle bir zaman ve uzay kıvrımı, yıldızların galaksinin uzayında dönme ve hareket etmelerindeki muazzam hızları etkisiz hale getirir. Kara delikte zaman başka bir boyutta akar. Bu bölgede hiçbir yerçekimi kanunu fizik açısından yorumlanamaz. Bu duruma kara delik tekilliği denir.

Kara delikler herhangi bir dış tanımlama belirtisi göstermez; onların varlığı, yerçekimi alanlarından etkilenen diğer uzay nesnelerinin davranışlarına göre değerlendirilebilir. Bir ölüm kalım mücadelesinin tüm resmi, zarla kaplı bir kara deliğin sınırında geçiyor. Bu hayali huni yüzeyine “olay ufku” adı veriliyor. Bu sınıra kadar gördüğümüz her şey somut ve maddidir.

Kara delik oluşumu senaryoları

John Wheeler'ın teorisini geliştirerek, kara deliklerin gizeminin büyük olasılıkla oluşum sürecinde olmadığı sonucuna varabiliriz. Bir nötron yıldızının çökmesi sonucu kara delik oluşumu meydana gelir. Üstelik böyle bir cismin kütlesinin Güneş'in kütlesinin üç veya daha fazla katı olması gerekir. Nötron yıldızı, kendi ışığı artık yerçekiminin sıkı kucaklamasından kaçamayacak hale gelinceye kadar küçülür. Bir yıldızın küçülerek kara delik oluşturabileceği boyutun bir sınırı vardır. Bu yarıçapa yerçekimi yarıçapı denir. Gelişimlerinin son aşamasındaki büyük yıldızların çekim yarıçapı birkaç kilometre olmalıdır.

Bugün bilim insanları bir düzine X-ışını ikili yıldızında kara deliklerin varlığına dair dolaylı kanıtlar elde ettiler. X-ışını yıldızları, pulsarlar veya patlamalar katı bir yüzeye sahip değildir. Ayrıca kütleleri üç Güneş'in kütlesinden daha büyüktür. X-ışını yıldızı Cygnus X-1 olan Cygnus takımyıldızındaki dış uzayın mevcut durumu, bu meraklı nesnelerin oluşum sürecini izlememize olanak tanıyor.

Araştırma ve teorik varsayımlara dayanarak, bugün bilimde siyah yıldızların oluşumuna ilişkin dört senaryo vardır:

• Evriminin son aşamasında büyük kütleli bir yıldızın kütleçekimsel çöküşü;
• galaksinin merkez bölgesinin çökmesi;
• Büyük Patlama sırasında kara deliklerin oluşumu;
• kuantum kara deliklerin oluşumu.

İlk senaryo en gerçekçi olanıdır ancak bugün aşina olduğumuz siyah yıldızların sayısı bilinen nötron yıldızlarının sayısını aşmaktadır. Ve Evrenin yaşı, bu kadar çok sayıda büyük yıldızın tüm evrim sürecini gerçekleştirebilecek kadar büyük değil.

İkinci senaryoda yaşam hakkı var ve bunun çarpıcı bir örneği var: galaksimizin merkezinde yer alan süper kütleli kara delik Sagittarius A*. Bu nesnenin kütlesi 3,7 güneş kütlesidir. Bu senaryonun mekanizması kütleçekimsel çöküş senaryosuna benzer; tek fark çöken yıldız değil, yıldızlararası gazdır. Yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altında gaz, kritik bir kütleye ve yoğunluğa sıkıştırılır. Kritik bir anda madde kuantumlara ayrılarak bir kara delik oluşturur. Ancak yakın zamanda Columbia Üniversitesi'ndeki gökbilimcilerin Sagittarius A* kara deliğinin uydularını belirlemesi nedeniyle bu teori şüphelidir. Bunların muhtemelen farklı bir şekilde oluşmuş çok sayıda küçük kara delik olduğu ortaya çıktı.

Üçüncü senaryo ise daha teoriktir ve Big Bang teorisinin varlığıyla ilişkilidir. Evrenin oluşumu sırasında maddenin bir kısmı ve yerçekimi alanları dalgalanmalara maruz kaldı. Başka bir deyişle süreçler, kuantum mekaniği ve nükleer fiziğin bilinen süreçleriyle ilgisi olmayan farklı bir yol izledi.

Son senaryo nükleer bir patlamanın fiziğine odaklanıyor. Yerçekimi kuvvetlerinin etkisi altındaki nükleer reaksiyonlar sırasında, madde yığınlarında, kara deliğin oluştuğu yerde bir patlama meydana gelir. Madde içeriye doğru patlayarak tüm parçacıkları emer.

Kara deliklerin varlığı ve evrimi

Bu kadar garip uzay nesnelerinin doğası hakkında kabaca bir fikre sahip olmak, ilginç olan başka bir şey. Kara deliklerin gerçek boyutları nelerdir ve ne kadar hızlı büyüyorlar? Kara deliklerin boyutları yerçekimi yarıçaplarına göre belirlenir. Kara delikler için kara deliğin yarıçapı kütlesine göre belirlenir ve Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırılır. Örneğin, bir nesnenin kütlesi gezegenimizin kütlesine eşitse, bu durumda Schwarzschild yarıçapı 9 mm'dir. Ana yıldızımızın yarıçapı 3 km'dir. Güneş kütlesinin 10⁸'i kadar kütleye sahip bir yıldızın yerinde oluşan bir kara deliğin ortalama yoğunluğu, suyun yoğunluğuna yakın olacaktır. Böyle bir oluşumun yarıçapı 300 milyon kilometre olacaktır.

Bu tür dev kara deliklerin galaksilerin merkezinde yer alması muhtemeldir. Bugüne kadar, merkezinde büyük zamansal ve mekansal kuyuların bulunduğu 50 galaksi bilinmektedir. Bu devlerin kütlesi Güneş'in kütlesinin milyarlarcasıdır. Böyle bir deliğin ne kadar devasa ve korkunç bir çekim gücüne sahip olduğunu ancak hayal edebilirsiniz.

Küçük deliklere gelince, bunlar yarıçapı ihmal edilebilir değerlere ulaşan, yalnızca 10¯¹² cm olan mini nesnelerdir. Bu tür kırıntıların kütlesi 10¹⁴g'dir. Bu tür oluşumlar Büyük Patlama sırasında ortaya çıktı, ancak zamanla boyutları arttı ve bugün uzayda canavarlar olarak gösteriş yapıyorlar. Bilim insanları artık karasal koşullarda küçük kara deliklerin oluştuğu koşulları yeniden yaratmaya çalışıyor. Bu amaçlar için, temel parçacıkların ışık hızına kadar hızlandırıldığı elektron çarpıştırıcılarında deneyler yapılır. İlk deneyler, Evrenin oluşumunun şafağında var olan maddenin laboratuvar koşullarında kuark-gluon plazmasının elde edilmesini mümkün kıldı. Bu tür deneyler, Dünya'da bir kara deliğin oluşmasının an meselesi olduğunu ummamızı sağlıyor. Diğer bir konu ise insan biliminin böylesine bir başarısının bizim ve gezegenimiz için bir felakete dönüşüp dönüşmeyeceğidir. Yapay bir kara delik yaratarak Pandora'nın kutusunu açabiliriz.

Diğer galaksilere ilişkin son gözlemler, bilim adamlarının boyutları akla gelebilecek tüm beklenti ve varsayımları aşan kara delikleri keşfetmelerine olanak sağladı. Bu tür cisimlerde meydana gelen evrim, kara deliklerin kütlesinin neden büyüdüğünü ve gerçek sınırının ne olduğunu daha iyi anlamamızı sağlıyor. Bilim insanları, bilinen tüm kara deliklerin 13-14 milyar yıl içerisinde gerçek boyutlarına ulaştığı sonucuna vardı. Boyuttaki fark çevredeki alanın yoğunluğuyla açıklanmaktadır. Eğer bir kara delik, yerçekimi kuvvetlerinin menzilinde yeterli besine sahipse, hızla büyüyerek yüzlerce veya binlerce güneş kütlesine ulaşan bir kütleye ulaşır. Galaksilerin merkezinde bulunan bu tür nesnelerin devasa boyutlarının nedeni budur. Devasa bir yıldız kümesi, devasa yıldızlararası gaz kütleleri, büyüme için bol miktarda yiyecek sağlar. Galaksiler birleştiğinde kara delikler birleşerek yeni bir süper kütleli nesne oluşturabilir.

Evrimsel süreçlerin analizine bakıldığında, iki kara delik sınıfını ayırt etmek gelenekseldir:

• Güneş kütlesinin 10 katı kütleye sahip nesneler;
• kütlesi yüzbinlerce, milyarlarca güneş kütlesi olan devasa nesneler.

Ortalama ara kütlesi 100-10 bin güneş kütlesine eşit olan kara delikler var ancak bunların doğası hala bilinmiyor. Her galakside yaklaşık olarak böyle bir nesne vardır. X-ışını yıldızlarının incelenmesi, M82 galaksisinde 12 milyon ışıkyılı uzaklıkta iki orta kütleli kara delik bulmayı mümkün kıldı. Bir cismin kütlesi 200-800 güneş kütlesi aralığında değişmektedir. Diğer cisim ise çok daha büyük ve 10-40 bin güneş kütlesi kadar kütleye sahip. Bu tür nesnelerin kaderi ilginçtir. Yıldız kümelerinin yakınında bulunurlar ve yavaş yavaş galaksinin orta kısmında bulunan süper kütleli kara deliğe doğru çekilirler.

Gezegenimiz ve kara delikler

Kara deliklerin doğasına dair ipuçları aranmasına rağmen bilim dünyası, kara deliğin Samanyolu galaksisinin ve özellikle Dünya gezegeninin kaderindeki yeri ve rolü konusunda endişeli. Samanyolu'nun merkezinde bulunan zaman ve uzay kıvrımı, etrafındaki mevcut tüm nesneleri yavaş yavaş emer. Milyonlarca yıldız ve trilyonlarca ton yıldızlararası gaz, kara delikte çoktan yutulmuş durumda. Zamanla sıra, Güneş sisteminin de içinde bulunduğu, 27 bin ışıkyılı mesafeyi kapsayan Kuğu ve Yay kollarına gelecek.

En yakın diğer süper kütleli kara delik Andromeda galaksisinin orta kısmında yer alıyor. Bizden yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaktadır. Muhtemelen, Sagittarius A* nesnemiz kendi galaksisini yutmadan önce, iki komşu galaksinin birleşmesini beklemeliyiz. Buna göre, iki süper kütleli kara delik, korkunç ve canavarca boyutta birleşecek.

Küçük kara delikler tamamen farklı bir konudur. Dünya gezegenini yutmak için yarıçapı birkaç santimetre olan bir kara delik yeterlidir. Sorun, doğası gereği kara deliğin tamamen yüzü olmayan bir nesne olmasıdır. Karnından herhangi bir radyasyon veya radyasyon yayılmaz, dolayısıyla böylesine gizemli bir nesneyi fark etmek oldukça zordur. Arka plan ışığının bükülmesini yalnızca yakın mesafeden tespit edebilirsiniz, bu da Evrenin bu bölgesinde uzayda bir delik olduğunu gösterir.

Bilim adamları bugüne kadar Dünya'ya en yakın kara deliğin V616 Monocerotis nesnesi olduğunu belirlediler. Canavar sistemimizden 3000 ışıkyılı uzaklıkta bulunuyor. Bu büyük bir oluşumdur, kütlesi 9-13 güneş kütlesidir. Dünyamız için tehdit oluşturan yakındaki bir nesne de Gygnus X-1 kara deliğidir. Bu canavardan 6000 ışıkyılı uzaklıktayız. Mahallemizde keşfedilen kara delikler ikili sistemin bir parçasıdır. doyumsuz nesneyi besleyen yıldızın yakınında bulunur.

Çözüm

Uzayda kara delikler gibi gizemli ve esrarengiz cisimlerin varlığı elbette bizi tetikte olmaya zorluyor. Ancak Evrenin yaşı ve uzaklıkları göz önüne alındığında, kara deliklerin başına gelen her şey oldukça nadir gerçekleşir. Güneş sistemi 4,5 milyar yıldır hareketsiz durumda ve bildiğimiz yasalara göre varlığını sürdürüyor. Bu süre zarfında Güneş Sistemi yakınlarında buna benzer bir şey, ne uzayda bir çarpıklık, ne de zamanda bir katlanma ortaya çıkmadı. Muhtemelen bunun için uygun koşullar yoktur. Samanyolu'nun Güneş yıldız sisteminin bulunduğu kısmı uzayın sakin ve istikrarlı bir alanıdır.

Bilim insanları kara deliklerin ortaya çıkmasının tesadüfi olmadığını kabul ediyor. Bu tür nesneler, fazla kozmik bedenleri yok ederek Evrendeki düzenlerin rolünü oynar. Canavarların kaderine gelince, onların evrimi henüz tam olarak incelenmedi. Kara deliklerin sonsuz olmadığı ve belli bir aşamada varlığının sona erebileceği bir versiyon var. Bu tür nesnelerin güçlü enerji kaynaklarını temsil ettiği artık bir sır değil. Ne tür bir enerji olduğu ve nasıl ölçüldüğü ise ayrı bir konudur.

Stephen Hawking'in çabalarıyla bilim, bir kara deliğin kütlesini kaybederken hala enerji yaydığı teorisini ortaya koydu. Bilim adamı, varsayımlarında, tüm süreçlerin birbiriyle ilişkili olduğu görelilik teorisine rehberlik ediyordu. Hiçbir şey başka bir yerde görünmeden kaybolmaz. Herhangi bir madde, bir enerji türünün başka bir enerji düzeyine geçmesiyle başka bir maddeye dönüştürülebilir. Bir durumdan diğerine geçiş kapısı olan kara deliklerde de durum böyle olabilir.

Sorularınız varsa makalenin altındaki yorumlara bırakın. Biz veya ziyaretçilerimiz onlara cevap vermekten mutluluk duyacağız

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 çekim yapan 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 bir alana yayılırlar. 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 büyükse, 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, deliğin çizgisini işaretleyen kürenin 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 merkezi bir süper kütleli kara deliğe ev sahipliği yapması gerekir; bu kara deliğin kütlesi Güneş'in kara deliğini bir milyon kez aşar - 10.36 kg.

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 deliğinki 4 kat daha büyüktür.

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 beklenmeli?

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 ufkun peşinde. Ama çok büyük bir nesneden bahsediyoruz. Güneş kütlesinde bir deliğe düşerseniz, gelgit kuvvetleri sizi merkezden 6000 km uzağa yutar ve ufka ulaşmadan parçalara ayırır (bu yüzden sizi büyük olana gönderiyoruz ki zaten ölebilesiniz). deliğin içinde ve yaklaşırken değil) .

İçinde ne var? 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 tam olarak söyleyemez. Bazıları küçük ama kalıcı bir iz kaldığını 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 beklemeyecektir. 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.

Güzelliği bakımından kara deliklerden daha büyüleyici bir kozmik olgu yoktur. Bildiğiniz gibi nesne, ışığı emebilmesi ancak yansıtamaması nedeniyle adını almıştır. Muazzam yerçekimi nedeniyle kara delikler, kendilerine yakın olan her şeyi - gezegenleri, yıldızları, uzay enkazlarını - emer. Ancak kara delikler hakkında bilmeniz gereken tek şey bu değil, çünkü onlar hakkında pek çok şaşırtıcı gerçek var.

Kara deliklerin geri dönüşü olmayan bir noktası yoktur

Uzun bir süre, kara deliğin bölgesine düşen her şeyin kara deliğin içinde kaldığına inanılıyordu, ancak son araştırmaların sonucu, bir süre sonra kara deliğin tüm içeriğini uzaya, ancak farklı bir şekilde "tükürdüğü" yönünde. orijinalinden farklı bir form. Uzay cisimleri için geri dönüşü olmayan nokta olarak kabul edilen olay ufku, onların yalnızca geçici sığınakları haline geldi ancak bu süreç çok yavaş gerçekleşiyor.

Dünya kara delik tehdidi altında

Güneş sistemi, çok sayıda kara delik içeren sonsuz bir galaksinin yalnızca bir parçasıdır. Görünüşe göre Dünya bunlardan ikisi tarafından tehdit ediliyor, ama neyse ki çok uzakta bulunuyorlar - yaklaşık 1600 ışıkyılı. İki galaksinin birleşmesi sonucu oluşan bir galakside keşfedildiler.


Bilim insanları kara delikleri yalnızca güneş sistemine yakın oldukları için bu uzay nesnelerinin yaydığı X ışınlarını yakalayabilen bir X-ışını teleskopu kullanarak gördüler. Kara delikler, yan yana bulundukları ve pratik olarak birleştikleri için tek bir isimle anılıyordu - Hindu mitolojisindeki Ay Tanrısı'nın onuruna Chandra. Bilim adamları, muazzam yerçekimi kuvveti nedeniyle Chandra'nın yakında bir tane haline geleceğinden eminler.

Kara delikler zamanla yok olabilir

Er ya da geç kara deliğin tüm içeriği dışarı çıkar ve geriye yalnızca radyasyon kalır. Kara delikler kütle kaybettikçe zamanla küçülürler ve daha sonra tamamen yok olurlar. Bir uzay nesnesinin ölümü çok yavaştır ve bu nedenle herhangi bir bilim insanının kara deliğin nasıl azalıp sonra yok olduğunu görebilmesi pek mümkün değildir. Stephen Hawking, uzaydaki deliğin oldukça sıkıştırılmış bir gezegen olduğunu ve çarpıklığın kenarlarından başlayarak zamanla buharlaştığını savundu.

Kara delikler mutlaka siyah görünmeyebilir

Kara delikler birdenbire yaratılmadı; soyu tükenmiş bir yıldıza dayanıyorlar.

Yıldızlar, termonükleer yakıt tedarikleri sayesinde uzayda parlıyor. Bittiğinde yıldız soğumaya başlar ve yavaş yavaş beyaz cüceden siyah cüceye dönüşür. Soğuyan yıldızın içindeki basınç azalmaya başlar. Yer çekiminin etkisi altında kozmik vücut küçülmeye başlar. Bu sürecin sonucu, yıldızın patlayacak gibi görünmesi, tüm parçacıklarının uzaya dağılması, ancak aynı zamanda yerçekimi kuvvetlerinin hareket etmeye devam etmesi, komşu uzay nesnelerini çekmesi ve daha sonra onun tarafından emilmesi, siyahın gücünü arttırmasıdır. delik ve boyutu.

Süper kütleli kara delik

Samanyolu'nun tam merkezinde Güneş'in boyutundan onbinlerce kat daha büyük bir kara delik bulunmaktadır. Bilim adamları buna Yay adını verdi ve Dünya'dan uzakta bulunuyor 26.000 ışıkyılı. Galaksinin bu bölgesi son derece aktiftir ve yakınındaki her şeyi hızla emmektedir. Ayrıca sıklıkla soyu tükenmiş yıldızları “tükürür”.


Şaşırtıcı olan, bir kara deliğin ortalama yoğunluğunun, devasa boyutu göz önüne alındığında bile, havanın yoğunluğuna bile eşit olabilmesidir. Bir kara deliğin yarıçapı, yani yakaladığı nesnelerin sayısı arttıkça, kara deliğin yoğunluğu küçülür ve bu, basit fizik yasalarıyla açıklanır. Yani uzaydaki en büyük cisimler aslında hava kadar hafif olabilir.

Kara delik yeni evrenler yaratabilir

Kulağa ne kadar tuhaf gelse de, özellikle kara deliklerin etraflarındaki her şeyi emdiği ve dolayısıyla yok ettiği gerçeği göz önüne alındığında, bilim adamları bu uzay nesnelerinin yeni bir Evrenin ortaya çıkışının başlangıcını işaret edebileceğini ciddi olarak düşünüyorlar. Yani bildiğimiz gibi kara delikler sadece maddeyi absorbe etmekle kalmıyor, aynı zamanda belirli periyotlarda onu serbest bırakabiliyor. Kara delikten çıkan herhangi bir parçacık patlayabilir ve bu yeni bir Büyük Patlamaya dönüşebilir ve onun teorisine göre Evrenimiz bu şekilde ortaya çıkmıştır, dolayısıyla bugün var olan ve Dünya'nın içinde döndüğü Güneş sisteminin, çok sayıda insanın yaşadığı, bir zamanlar devasa bir kara delikten doğmuştu.

Bir kara deliğin yakınında zaman çok yavaş geçiyor

Bir cisim kara deliğe yaklaştığında kütlesi ne kadar olursa olsun hareketi yavaşlamaya başlar ve bunun nedeni kara deliğin kendisinde zamanın yavaşlaması ve her şeyin çok yavaş gerçekleşmesidir. Bunun nedeni kara deliğin sahip olduğu muazzam çekim kuvvetidir. Üstelik kara deliğin kendisinde olanlar oldukça hızlı gerçekleşir, bu nedenle bir gözlemci kara deliğe dışarıdan bakıyorsa, ona içinde meydana gelen tüm süreçlerin yavaş ilerlediği anlaşılıyor, ancak hunisine düşerse yerçekimi kuvvetleri onu anında parçalayacaktı.

Bir kara deliğin oluşabilmesi için, bir cismi belirli bir kritik yoğunluğa kadar sıkıştırmak gerekir, böylece sıkıştırılmış cismin yarıçapı yerçekimi yarıçapına eşit olur. Bu kritik yoğunluğun değeri kara deliğin kütlesinin karesiyle ters orantılıdır.

Tipik bir yıldız kütleli kara delik için ( M=10M Güneş) çekim yarıçapı 30 km, kritik yoğunluk ise 2·10 · 14 g/cm3, yani santimetreküp başına iki yüz milyon tondur. Bu yoğunluk, Dünya'nın ortalama yoğunluğuna (5,5 g/cm3) kıyasla çok yüksektir, atom çekirdeğindeki maddenin yoğunluğuna eşittir.

Galaktik çekirdekteki bir kara delik için ( M=10 10 M Güneş) çekim yarıçapı 3·10 15 cm = 200 AU'dur; bu, Güneş'ten Plüton'a olan mesafenin beş katıdır (1 astronomik birim - Dünya'dan Güneş'e ortalama mesafe - 150 milyon km'ye veya 1,5·10'a eşittir) 13cm). Bu durumda kritik yoğunluk 0,2·10 –3 g/cm3'e eşittir; bu, havanın yoğunluğundan birkaç kat daha azdır, yani 1,3·10 –3 g/cm3'e (!) eşittir.

Dünya için ( M=3·10 –6 M Güneş), yerçekimi yarıçapı 9 mm'ye yakındır ve buna karşılık gelen kritik yoğunluk korkunç derecede yüksektir: ρ cr = 2·10 · 27 g/cm3, bu atom çekirdeğinin yoğunluğundan 13 büyüklük sırası daha yüksektir.

Eğer hayali bir küresel baskı alıp Dünya'yı kütlesini koruyarak sıkıştırırsak, Dünya'nın yarıçapını (6370 km) dört kat azalttığımızda ikinci kaçış hızı iki katına çıkacak ve 22,4 km/s olacaktır. Dünya'yı yarıçapı yaklaşık 9 mm olacak şekilde sıkıştırırsak ikinci kozmik hız ışık hızına eşit bir değer alacaktır. C= 300000 km/s.

Dahası, basına gerek kalmayacak - bu boyuta sıkıştırılan Dünya zaten kendisini sıkıştıracaktır. Sonunda, Dünya'nın yerine olay ufkunun yarıçapı 9 mm'ye yakın olacak bir kara delik oluşacaktır (ortaya çıkan kara deliğin dönüşünü ihmal edersek). Gerçek koşullarda elbette süper güçlü bir baskı yoktur - yerçekimi "işe yarar". Bu nedenle kara delikler ancak yerçekiminin maddeyi kritik bir yoğunluğa sıkıştıracak kadar güçlü olduğu çok büyük yıldızların iç kısımları çöktüğünde oluşabiliyor.

Yıldızların evrimi

Büyük yıldızların evriminin son aşamalarında kara delikler oluşur. Sıradan yıldızların derinliklerinde termonükleer reaksiyonlar meydana gelir, muazzam enerji açığa çıkar ve yüksek sıcaklık korunur (onlarca ve yüz milyonlarca derece). Yerçekimi kuvvetleri yıldızı sıkıştırma eğilimindedir ve sıcak gazın ve radyasyonun basınç kuvvetleri bu sıkıştırmaya direnir. Bu nedenle yıldız hidrostatik dengededir.

Ek olarak, merkezindeki termonükleer reaksiyonlar nedeniyle açığa çıkan enerji, yıldızın yüzeyden yaydığı güce tam olarak eşit olduğunda, bir yıldız termal dengede var olabilir. Yıldız büzülüp genişledikçe termal denge bozulur. Yıldız sabitse, dengesi, yıldızın negatif potansiyel enerjisinin (yerçekimi sıkıştırma enerjisi) mutlak değerde her zaman termal enerjinin iki katı olacağı şekilde kurulur. Bu nedenle yıldızın inanılmaz bir özelliği var - negatif ısı kapasitesi. Sıradan cisimlerin pozitif bir ısı kapasitesi vardır: ısınan bir demir parçası soğuyarak, yani enerji kaybederek sıcaklığını düşürür. Bir yıldız için bunun tersi doğrudur: Radyasyon şeklinde ne kadar çok enerji kaybederse merkezindeki sıcaklık da o kadar yüksek olur.

İlk bakışta bu tuhaf özelliğin basit bir açıklaması var: Yıldız yayılırken yavaş yavaş büzülüyor. Sıkıştırma sırasında potansiyel enerji, yıldızın düşen katmanlarının kinetik enerjisine dönüştürülür ve iç kısmı ısınır. Üstelik yıldızın sıkışma sonucu elde ettiği termal enerji, radyasyon şeklinde kaybettiği enerjinin iki katı kadardır. Sonuç olarak yıldızın iç sıcaklığı artar ve kimyasal elementlerin sürekli termonükleer sentezi meydana gelir. Örneğin mevcut Güneş'te hidrojenin helyuma dönüştürülmesi reaksiyonu 15 milyon derece sıcaklıkta gerçekleşir. 4 milyar yıl sonra Güneş'in merkezinde tüm hidrojen helyuma dönüştüğünde, helyum atomlarından karbon atomlarının daha fazla sentezlenmesi çok daha yüksek bir sıcaklık, yaklaşık 100 milyon derece gerektirecektir (helyum çekirdeklerinin elektrik yükü bunun iki katıdır). hidrojen çekirdeğidir ve helyum çekirdeklerini 10-13 cm mesafede birbirine yaklaştırmak için çok daha yüksek bir sıcaklık gerekir). Helyumu karbona dönüştürmenin termonükleer reaksiyonu derinliklerinde ateşlendiğinde, Güneş'in negatif ısı kapasitesi nedeniyle sağlanacak olan tam da bu sıcaklıktır.

Beyaz cüceler

Yıldızın kütlesi küçükse, termonükleer dönüşümlerden etkilenen çekirdeğin kütlesi 1,4'ten azsa M Güneş'te, yıldızın çekirdeğindeki elektron gazının sözde yozlaşması nedeniyle kimyasal elementlerin termonükleer füzyonu durabilir. Özellikle, dejenere bir gazın basıncı yoğunluğa bağlıdır, ancak sıcaklığa bağlı değildir, çünkü elektronların kuantum hareketinin enerjisi, termal hareketlerinin enerjisinden çok daha fazladır.

Dejenere elektron gazının yüksek basıncı, yerçekimsel sıkıştırma kuvvetlerine etkili bir şekilde karşı koyar. Basınç sıcaklığa bağlı olmadığından, bir yıldızın radyasyon biçimindeki enerji kaybı, çekirdeğinin sıkışmasına yol açmaz. Sonuç olarak, yerçekimi enerjisi ek ısı olarak açığa çıkmaz. Bu nedenle gelişen dejenere çekirdekteki sıcaklık artmaz, bu da termonükleer reaksiyon zincirinin kesintiye uğramasına yol açar.

Termonükleer reaksiyonlardan etkilenmeyen dış hidrojen kabuğu, yıldızın çekirdeğinden ayrılır ve hidrojen, helyum ve diğer elementlerin emisyon çizgilerinde parlayan bir gezegenimsi bulutsu oluşturur. Evrimleşmiş düşük kütleli bir yıldızın merkezi kompakt ve nispeten sıcak çekirdeği bir beyaz cücedir; yarıçapı Dünya'nın yarıçapı (~10.4 km) civarında olan ve kütlesi 1.4'ten az olan bir nesnedir. M güneş ve santimetre küp başına yaklaşık bir ton ortalama yoğunluk. Beyaz cüceler çok sayıda gözlenmektedir. Galaksideki toplam sayıları 10 10'a, yani Galaksinin gözlemlenebilir maddesinin toplam kütlesinin yaklaşık %10'una ulaşır.

Dejenere bir beyaz cücenin termonükleer yanması kararsız olabilir ve Chandrasekhar sınırına (1,4) yakın bir kütleye sahip, yeterince büyük bir beyaz cücenin nükleer patlamasına yol açabilir. M güneş). Bu tür patlamalar, spektrumlarında hidrojen çizgileri olmayan, yalnızca helyum, karbon, oksijen ve diğer ağır elementlerden oluşan Tip I süpernovalara benziyor.

Nötron yıldızları

Yıldızın çekirdeği dejenere ise kütlesi 1,4 sınırına yaklaştıkça M Güneş'te çekirdekteki elektron gazının olağan yozlaşmasının yerini göreceli yozlaşma olarak adlandırılan yozlaşma alır.

Dejenere elektronların kuantum hareketleri o kadar hızlı olur ki hızları ışık hızına yaklaşır. Bu durumda gazın esnekliği azalır, yerçekimi kuvvetlerine karşı koyma yeteneği azalır ve yıldız kütleçekimsel çöküş yaşar. Çökme sırasında elektronlar protonlar tarafından yakalanır ve maddenin nötronizasyonu meydana gelir. Bu, büyük bir dejenere çekirdekten bir nötron yıldızının oluşumuna yol açar.

Yıldız çekirdeğinin başlangıç ​​kütlesi 1,4'ü aşarsa M Güneş, daha sonra çekirdekte yüksek bir sıcaklığa ulaşıyor ve evrimi boyunca elektron dejenerasyonu meydana gelmiyor. Bu durumda negatif ısı kapasitesi işe yarar: Yıldız radyasyon şeklinde enerji kaybettikçe derinliklerindeki sıcaklık artar ve hidrojeni helyuma, helyumu karbona, karbonu oksijene dönüştüren sürekli bir termonükleer reaksiyonlar zinciri oluşur ve demir grubunun elementlerine kadar böyle devam eder. Demirden daha ağır elementlerin çekirdeklerinin termonükleer füzyonunun reaksiyonu artık salınımla değil, enerjinin emilmesiyle gerçekleşir. Bu nedenle, yıldızın esas olarak demir grubu elementlerinden oluşan çekirdeğinin kütlesi Chandrasekhar sınırını (1,4) aşarsa M güneş , ancak Oppenheimer-Volkov sınırı olarak adlandırılan ~3'ten daha az M Güneş, daha sonra yıldızın nükleer evriminin sonunda, çekirdeğin yerçekimsel çöküşü meydana gelir ve bunun sonucunda yıldızın dış hidrojen kabuğu, spektrumda tip II süpernova patlaması olarak gözlenir. hangi güçlü hidrojen çizgilerinin gözlendiği.

Demir çekirdeğin çökmesi bir nötron yıldızının oluşmasına yol açar.

Evriminin ileri bir aşamasına ulaşmış bir yıldızın devasa çekirdeği sıkıştırıldığında, atom çekirdekleri nötron ve protonlara parçalanmaya başladığında sıcaklık bir milyar derece civarında devasa değerlere yükselir. Protonlar elektronları emer ve nötrino yayan nötronlara dönüşür. Nötronlar, kuantum mekaniği Pauli prensibine göre, güçlü bir sıkıştırma ile birbirlerini etkili bir şekilde itmeye başlarlar.

Çöken çekirdeğin kütlesi 3'ten az olduğunda M Güneşte, nötron hızları ışık hızından önemli ölçüde daha düşüktür ve nötronların etkili bir şekilde itilmesinden dolayı maddenin esnekliği, yerçekimi kuvvetlerini dengeleyebilir ve kararlı bir nötron yıldızının oluşmasına yol açabilir.

Nötron yıldızlarının var olma olasılığı ilk kez 1932'de seçkin Sovyet fizikçisi Landau tarafından laboratuvar deneylerinde nötronun keşfinden hemen sonra tahmin edildi. Bir nötron yıldızının yarıçapı 10 km'ye yakındır, ortalama yoğunluğu santimetre küp başına yüz milyonlarca tondur.

Çöken yıldız çekirdeğinin kütlesi 3'ten büyük olduğunda M Güneş, daha sonra mevcut fikirlere göre ortaya çıkan nötron yıldızı soğuyarak bir kara deliğe çöküyor. Bir nötron yıldızının kara deliğe çökmesi, bir süpernova patlaması sırasında fırlatılan yıldız kabuğunun bir kısmının ters düşmesiyle de kolaylaştırılır.

Bir nötron yıldızı tipik olarak hızlı bir şekilde döner çünkü onu doğuran normal yıldız önemli bir açısal momentuma sahip olabilir. Bir yıldızın çekirdeği bir nötron yıldızına dönüştüğünde, yıldızın karakteristik boyutları azalır. R= 10 5 –10 6 km'ye R≈ 10 km. Bir yıldızın boyutu küçüldükçe eylemsizlik momenti de azalır. Açısal momentumu korumak için eksenel dönüş hızının keskin bir şekilde artması gerekir. Örneğin yaklaşık bir aylık bir periyotla dönen Güneş, bir nötron yıldızı boyutuna kadar sıkıştırılırsa dönüş süresi 10-3 saniyeye düşecektir.

Güçlü bir manyetik alana sahip tek nötron yıldızları, kendilerini radyo pulsarları olarak gösterir - bir nötron yıldızının hızlı dönüşünün enerjisi yönlendirilmiş radyo emisyonuna dönüştürüldüğünde ortaya çıkan, kesinlikle periyodik radyo emisyonu darbelerinin kaynakları. İkili sistemlerde, biriken nötron yıldızları, X-ışını pulsarı ve tip 1 X-ışını patlaması fenomenini sergiler.

Kara deliğin gözlemlenebilir bir yüzeyi ve manyetik alanı olmadığından, bir kara delikten kesinlikle periyodik radyasyon titreşimleri beklenemez. Fizikçilerin sıklıkla söylediği gibi, kara deliklerin "saçları" yoktur - olay ufkunun yakınındaki tüm alanlar ve tüm homojensizlikler, kara delik yerçekimi dalgaları akışı biçiminde çöken maddeden oluştuğunda yayılır. Sonuç olarak ortaya çıkan kara deliğin yalnızca üç özelliği vardır: kütle, açısal momentum ve elektrik yükü. Kara deliğin oluşumu sırasında çöken maddenin tüm bireysel özellikleri unutulur: Örneğin demirden ve sudan oluşan kara delikler, diğer koşullar eşit olmak üzere, aynı özelliklere sahiptir.

Genel Görelilik Teorisi'nin (GR) öngördüğü gibi, evrimlerinin sonunda demir çekirdek kütleleri 3'ü aşan yıldızlar M güneş, bir kara deliğin oluşmasıyla sınırsız sıkıştırma (göreceli çöküş) yaşarsınız. Bu, genel görelilikte bir yıldızı sıkıştırmaya çalışan yerçekimi kuvvetlerinin enerji yoğunluğu tarafından belirlenmesi ve böylesine büyük bir yıldız çekirdeğinin sıkıştırılması sırasında elde edilen muazzam madde yoğunlukları ile enerji yoğunluğuna ana katkının sağlanmasıyla açıklanmaktadır. artık parçacıkların dinlenme enerjisinden değil, onların hareketinin ve etkileşiminin enerjisinden oluşuyor. Genel göreliliğe göre, çok yüksek yoğunluklardaki bir maddenin basıncının kendisini "ağırladığı" ortaya çıktı: basınç ne kadar büyük olursa, enerji yoğunluğu da o kadar büyük olur ve sonuç olarak maddeyi sıkıştırmaya çalışan yerçekimi kuvvetleri de o kadar büyük olur. Ek olarak, güçlü çekim alanları altında uzay-zaman eğriliğinin etkileri temel olarak önem kazanır ve bu da yıldızın çekirdeğinin sınırsız sıkışmasına ve onun bir kara deliğe dönüşmesine katkıda bulunur (Şekil 3).

Sonuç olarak, çağımızda oluşan kara deliklerin (örneğin, Cygnus X-1 sistemindeki kara delik), kesin olarak konuşursak, yüzde yüz kara delik olmadığını, çünkü uzaktaki bir gözlemci için göreceli zaman genişlemesi nedeniyle, olay ufukları henüz oluşmamıştır. Bu tür çöken yıldızların yüzeyleri, Dünya'daki bir gözlemciye donmuş gibi görünür ve olay ufuklarına sonsuza kadar yaklaşır.

Bu tür çöken nesnelerden kara deliklerin tamamen oluşması için, Evrenimizin sonsuz uzun varoluş süresinin tamamını beklememiz gerekir. Ancak şunu da vurgulamak gerekir ki, göreceli çöküşün ilk saniyelerinde, Dünya'dan gelen bir gözlemci için çöken yıldızın yüzeyi olay ufkuna çok yaklaşmakta ve bu yüzeydeki tüm süreçler sonsuz derecede yavaşlamaktadır.