Kara delik

Kara Delik Nedir:

Bir kara delik, çok yüksek oranlarda (genellikle güneşten daha büyük) ve son derece kompakt kütlede yer alan ve hiçbir parçacık veya radyasyonun çıkamayacağı kadar güçlü bir yerçekimi alanıyla sonuçlanan bir uzay olayıdır.

Işığın bile emildiği göz önüne alındığında, kara delikler görünmezdir ve varlıkları ancak çevrelerinde gözlenebilir yerçekimi sonuçlarıyla, özellikle de kara deliğe yakın olan göksel cisimlerin yörüngesindeki değişiklikleriyle kanıtlanabilir.

Teoride, yalnızca ışık hızından daha büyük bir hızla hareket eden bir şey, bir kara deliğin çekim alanına dayanabilecektir. Bu nedenle, emilen maddeye ne olduğunu kesin olarak bilmek mümkün değildir.

Bir kara delik ne kadar büyük?

Kara delikler çeşitli boyutlarda mevcuttur. Bilime bilinen küçüklere ilkel kara delikler denir ve bir atomun büyüklüğü olduğuna inanılır, ancak toplam dağ kütlesi ile.

Orta kara deliklere (kütlesi toplam kütlenin 20 katına kadar olan) yıldız adı verilir. Bu kategoride, bulunan en küçük kara delik güneş kütlesinin 3, 8 katıdır.

Kataloglanan en büyük kara delikler genellikle galaksilerin merkezinde bulunan süper kütleli olarak adlandırılır. Örnek olarak, Samanyolu'nun merkezinde Yay A, güneş kütlesinin 4 milyon katı kütleye sahip bir kara delik.

Şimdiye kadar bilinen en büyük kara delik S50014 + 81 olarak adlandırılır ve kütlesi güneş kütlesinin kırk milyar katıdır.

Kara delikler nasıl oluşur?

Kara delikler, gök cisimlerinin yerçekimsel çöküşlerinden oluşur. Bu fenomen, bir bedenin iç baskısı (genellikle yıldızların) kendi kütlesini korumak için yetersiz olduğunda ortaya çıkar. Böylece yıldızın çekirdeği yerçekimi nedeniyle çöktü, gök cismi bir süpernova olarak bilinen bir olaya büyük miktarda enerji salınıyor .

Bir süpernova'nın görsel temsili.

Süpernova sırasında, bir saniyenin kesirinde, yıldızın tüm kütlesi çekirdeğinde sıkıştırılır ve ışık hızının yaklaşık 1 / 4'ünde hareket eder (şu anda, evrenin en ağır elemanları da dahil).

Daha sonra patlama bir nötron yıldızına yol açacaktır veya yıldız yeterince büyükse, sonuçta astronomik konsantre kütlesi yukarıda bahsedilen çekim alanını yaratan bir kara delik oluşacaktır. İçinde, kaçış hızı (bazı parçacıkların veya radyasyonun çekime dayanması için gerekli hız) ışığın hızından en az daha büyük olmalıdır.

Kara delik çeşitleri

Alman teorik fizikçisi Albert Einstein, modern fiziğin ortaya çıkmasının temelini oluşturan yerçekimi ile ilgili bir dizi hipotez oluşturdu. Bu fikir kümesine, bilim adamının kara deliklerin çekimsel etkileri hakkında çeşitli yenilikçi gözlemler yaptığı Genel Relativite Teorisi adı verildi.

Einstein için kara delikler "yoğun miktarda konsantre maddenin neden olduğu uzay-zamandaki deformasyonlar". Teorileri alanın hızlı bir şekilde ilerlemesini sağladı ve farklı türdeki kara deliklerin sınıflandırılmasını sağladı:

Schwarzschild kara delik

Schwarzschild'in karadelikleri elektrik yükü olmayan ve ayrıca açısal dürtüleri olmayan, yani ekseni etrafında dönmeyenler.

Kerr Kara Delik

Kerr'ın kara deliklerinin elektrik yükü yok, ancak kendi ekseni etrafında dönüyorlar.

Reissner-Nordstrom Kara Delik

Reissner-Nordstrom kara deliklerinin elektrik yükü vardır ancak kendi ekseni etrafında dönmezler.

Kerr-Newman Kara Delik

Kerr-Newman'ın karadelikleri elektriksel olarak yüklenir ve kendi ekseni etrafında döner.

Teoride, tüm kara delik türleri sonunda yeterli enerji kaybettiklerinde ve dönmeyi bıraktıklarında sonunda Schwarzschild kara deliklerine dönüşür (statik ve elektrik yükü yoktur). Bu fenomen Penrose Süreci olarak bilinir. Bu gibi durumlarda, bir kara deliği Schwarzschild'den diğerinden ayırmanın tek yolu kütlesini ölçmektir.

Bir kara deliğin yapısı

Kara delikler görünmez çünkü yerçekimi alanı ışık için bile kaçınılmaz. Böylece, bir kara delik hiçbir şeyin yansıtılmadığı karanlık bir yüzey görünümüne sahiptir ve içine çekilen öğelere ne olduğuna dair hiçbir kanıt yoktur. Ancak, çevrelerinde neden oldukları etkilerin gözlenmesinden bilim, olay ufku, tekillik ve ergosferdeki kara delikleri yapılandırır .

Olayların ufku

Hiçbir şeyin gözlenmediği kara deliğin yerçekimi alanının sınırına olay ufku veya geri dönüşü olmayan nokta denir.

NASA tarafından sunulan ve hiçbir ışığın yayılmadığı mükemmel bir kürenin gözlendiği bir olay ufkunun grafiksel gösterimi.

Aslında sadece yerçekimsel sonuçlar olmasına rağmen, olay ufku bir karadelik yapısının bir parçası olarak kabul edilir, çünkü olayın gözlemlenebilir alanının başlangıcıdır.

Şeklinin statik kara deliklerde mükemmel biçimde küresel olduğu ve kara deliklerde eğik olduğu bilinmektedir.

Zamanın çekimsel genişlemesi nedeniyle, kara delik kütlesinin uzay-zaman üzerindeki etkisi, olay ufkunun, aralığının ötesinde bile, aşağıdaki etkilere neden olmasına neden olur:

• Uzaktaki bir gözlemciye, olay ufkunun yakınındaki bir saat, diğerinden daha yavaş bir şekilde uzaklaşacaktır. Böylece, karadeliğe emilen herhangi bir nesne, zaman içinde felç görünene kadar yavaşlıyor gibi görünmektedir.
• Uzak bir gözlemci için, olay ufkuna yaklaşan nesne, ışığın frekansı kara deliğin yerçekimi alanı tarafından azaltıldığı için, kırmızıya kayma olarak bilinen fiziksel olgunun bir sonucu olarak kırmızımsı bir renk tonu alacaktır.
• Nesnenin bakış açısına göre, zaman tüm evren için hızlandırılmış bir hızda geçecek, kendisi için ise zaman normal olarak geçecektir.

eşsizlik

Yıldızın kütlesinin sonsuz yoğunlaştığı bir kara deliğin merkezi noktası, bunun hakkında çok az şey bilinen tekillik olarak adlandırılır. Teoride, tekillik, yerçekimi alanı tarafından emilen tüm cisimlerin kütlesine eklenen, ancak hacim veya yüzeye sahip olmayan, çöken yıldızın toplam kütlesini içerir.

ergosphere

Ergosfer, olay ufkunu dönen kara deliklerde saran ve göksel bir cismin sabit durmasının imkansız olduğu bir alandır.

Ancak Einstein'ın göreliliğine göre, herhangi bir dönen nesne uzay-zamanı kendisine yakın bir yere sürükleme eğilimindedir. Dönen bir kara delikte, bu etki o kadar güçlüdür ki, gök cisimlerinin durağan kalması için ışığınkinden daha büyük bir hızla zıt yönde hareket etmesi gerekli olacaktır.

Ergosferin etkilerini olay ufkunun etkileriyle karıştırmamak önemlidir. Ergosfer, çekim alanı olan nesneleri çekmez . Böylece, onunla temas eden herhangi bir şey yalnızca uzay-zaman içinde yer değiştirecek ve olay ufkunu kesiştiği zaman etkilenecektir.

Stephen Hawking Kara Delikler Üzerine Kuramlar

Stephen Hawking, 20. ve 21. yüzyılın en etkili fizikçilerinden ve kozmologlarından biriydi ve sayısız katkısı arasında Hawking, Einstein'ın önerdiği, evrenin bir tekillik içinde başladığı teorisine katkıda bulunan ve teorisini daha da güçlendiren bir teoriye katkıda bulunan birkaç teoremi çözdü . Big Bang .

Hawking ayrıca kara deliklerin tamamen kara olmadığına, ancak az miktarda termal radyasyon yattığına inanıyordu. Bu etki fizikte Hawking Radiation olarak biliniyordu. Bu teori, kara deliklerin salınan radyasyonla kütlesini kaybedeceğini ve oldukça yavaş bir süreçte kaybolana kadar azalacağını öngörmektedir.