Kara delikler neden göksel besin zincirinin tepesine sıkıca oturuyorlar, bu kadar küçükler, daha büyük yıldızları yiyebilirler?
Evrende kara delikler en üst gök cisimleridir, besin zincirinin tepesindedirler.Büyük ve küçük ve kara deliklerden çok daha büyük olan yıldızlar, kara deliğe yakın oldukları sürece çaresizce karadelikler tarafından yutulabilirler.
Kara deliklerin neden bu kadar çok enerjisi ve yeteneği var?
Bu soru çoğu zaman bazı insanların bir kara deliğin her şeyi yemesi gerektiğini, çünkü aşırı bir gök cismi olduğunu yanlış anlamalarına neden olur.
Diğerleri kara deliklerin küçük ve büyük olduğunu, bu yüzden her şeyi yutabileceğini düşünüyor; daha fazla insan, kara deliklerin bu fenomene neden olan son derece büyük çekim kuvvetlerine sahip olduğunu düşünüyor.
Bütün bunlar mantıklı görünüyor, ancak çoğu insan doğanın en temelinin ne olduğunu bilmiyor.
Bu sefer iyice analiz edelim ve kara deliklerin temel nedenini bulalım.
Bir kara deliğin yerçekimi aslında aynı kütleli herhangi bir gök cismi kadar büyüktür.
Aslında, bu dünyadaki bir nesne olduğu sürece, evrensel çekim yasasına uymak zorundadır ve kara delikler bir istisna değildir. Bu nedenle, bir kara deliğin yerçekimi, aynı kütleli bir yıldızınkinden daha büyük değil, aynıdır.
Yerçekimi, insanoğlunun keşfettiği ilk temel kuvvettir, şimdiye kadar keşfedilen dört temel kuvvetten biridir.Isaac Newton hakkındaki en büyük şey, evrensel çekimin keşfi ve yasalarını vermesidir.
Newton, 1687'de yayınlanan "The Mathematical Principles of Natural Philosophy" adlı kitabında evrensel çekim yasasını önerdi, bu yasa insan medeniyetini aydınlattı, dünyadaki her şeyin hareket yasalarını ortaya çıkardı ve 300 yıldan fazla bir süredir insan bilimine rehberlik etti.
Evrensel çekimin özü, zaman ve mekanın kütlece çarpıtılmasıdır. Bu Newton çağında verilmemiş olsa da, Einstein'ın 1915'te yayınlanan genel görelilik teorisine kadar açıklanmadı, ancak Newton'un evrensel çekim yasası, insanlığın dünyayı anlaması için hala en temel köşe taşıdır.
Evrensel çekim yasasının ifadesi şöyledir: F = GMm / r²
Formülde, F yerçekimi değeridir, G yerçekimi sabitidir (6.67x10 ^ -11N · m² / kg²), M ve m gök cisimlerinin kütlesi üzerindeki karşılıklı etkidir ve r, gök cisimleri arasındaki mesafedir.
Bu yasada, yerçekiminin büyüklüğü kütle ile orantılıdır ve uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Bu nedenle, aynı kütleli bir yıldız ile aynı kütleli bir kara delik aynı kütleye sahiptir.
Şu anda, keşfettiğimiz en küçük kara delik Güneş'in kütlesinin üç katından fazladır ve bilinen en büyük yıldız r136a1'in kütlesi güneşin kütlesinin 265 ila 300 katıdır.
Peki, kütlesinin 3 katı olan bir kara delik, kütlesinin 300 katı olan bir yıldızı yiyebilir mi? Cevap Evet. R136a1 kara deliğe yakın olduğu sürece, en küçük kara delik onu yer.
Aynı kütleli kara delikler yıldızlarla aynı yerçekimine sahip olduğuna göre, kara delikler neden yıldızları yemelidir?
Bu, kara deliklerin göksel besin zincirinin tepesinde olmasının en temel nedeninin küçük olduğu anlamına gelir. Aynı kütlenin gök cisimleri arasında bir kara deliğin hacmi en küçük olanıdır.
"Küçük", kara deliklerin en güçlü silahıdır. Ve bu, yerçekimi yasasının temel noktasıdır: Yerçekiminin büyüklüğü, gök cisimleri arasındaki mesafenin karesiyle ters orantılıdır.
Ancak bu uzaklık yüzeyden yüzeye değil, kütle merkezinden olan uzaklıktır.
Bir yıldızın kütle merkezi ile yüzey arasındaki mesafe büyüktür ve yerçekimi zayıflaması büyüktür; bir kara deliğin yüzeyinden kütle merkezine olan mesafe çok kısadır ve yüzeydeki çekim kuvveti son derece büyüktür ve her şeyi alır.
Öyleyse kara delik ne kadar küçük? Bu, dünyadaki en küçük sınır ~ Schwarzschild yarıçapı hakkında konuşmak zorunda.
Schwarzschild yarıçapı
Schwarzschild yarıçapı nedir? Bu 1916, Alman astronom ve fizikçi Karl Schwarzschild, son genel görelilik teorisine dayanarak, Einstein'ın kütleçekim alanı teorisine doğru bir çözüm buldu.
Herhangi bir kütle nesnesinin, küresel bir simetri olan kendi minimum sıkıştırma yarıçapı değerine sahip olduğunu buldu.
Aşırı basınç altında, tüm maddenin kütlesi bu yarıçapa bastırıldığında, garip bir fenomen ortaya çıkacaktır: tüm maddeler sonsuz olarak merkezdeki sonsuz küçük tekilliğe düşecek ve kritik yarıçapın küresel aralığında sonsuz bir yerçekimi alanı belirecektir. Sahada ışık dahil hiçbir şey kaçamaz.
Bu yarıçap kütle ile orantılıdır, kütle ne kadar büyükse top o kadar büyük olur.
Bu, daha sonra insanların "kara delik" olarak adlandırdığı şeydir.
İnsanlar bu kritik yarıçapı, onu keşfeden Karl Schwarzschild'i anmak için Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırırlar.
Bu yarıçapı hesaplamanın formülü şöyledir:
R = 2GM / C²
Formülde, R, Schwarzschild yarıçapıdır (m), G yerçekimi sabitidir ve C ve C ışık hızıdır.
Bu formüle göre, bir Himalaya'nın Schwarzschild yarıçapı sadece nanometredir Nanometre ne kadar büyüktür? Milimetrenin milyonda biridir.
Dünyanın Schwarzschild yarıçapı yaklaşık 9 mm, güneşin Schwarzschild yarıçapı yaklaşık 3000 metredir ve r136a1'in Schwarzschild yarıçapı yaklaşık 795.000 ila 900.000 metre olup, yaklaşık 795 ila 900 kilometre arasındadır.
Herhangi bir gök cismi bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapına yaklaştığında, sonsuza kadar kalacaktır.
Bu nedenle yıldızlar veya diğer gök cisimleri ne kadar büyük olursa olsun kara delikler tarafından yutulacaklar.
Teoride, evrendeki en küçük kara delik, güneş kütlesinin üç katından az değildir.
Üç güneş kütleli bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapı sadece 9.000 metre, yani 9 kilometre uzunluğundadır .. Gökyüzü cisimciği 9 kilometre yarıçapına yaklaştığında sonsuz yerçekimi tarafından kontrol edilecektir.
Evrendeki en büyük yıldız olan r136a1, 24,36 milyon kilometrelik bir yarıçapa sahiptir. Yüzey çekim kuvveti kara deliklerin önünde dayanılmazdır. Yüzeyden kaçış hızı yalnızca 1808 km / s'dir. Kaçış hızı 300.000 kilometreden fazla olan bir kara delikle karşılaştığınızda hayatta kalmanın bir yolu var mı?
Bu nedenle, kara delik her şeyi esas olarak "küçük" olduğu için yutar.
Artık, kara delikler, nötron yıldızları, beyaz cüceler veya yıldızlar olsun, aynı kütleli gök cisimlerinin aynı mesafede aynı yerçekimine sahip olduğunu biliyoruz.
Sorun, diğer gök cisimlerinin kütlesinin hacme oranının bir kara deliğinkinden daha büyük olması, bu nedenle yüzey yerçekiminin tamamen farklı olmasıdır.
Nötron yıldızlarının kütle / hacim oranı beyaz cücelerinkinden daha küçüktür; beyaz cücelerin kütle hacmine oranı sıradan yıldızlarınkinden daha küçüktür.Bu sayede sadece kara deliklerin önünde değil, nötron yıldızlarının ve beyaz cücelerin önünde de yıldızlar sadece yenecektir.
Bununla birlikte, nötron yıldızlarının ve beyaz cücelerin her ikisinin de kritik bir kritik noktası vardır.Çok yedikleri takdirde midelerini patlatarak bir süpernova patlamasına neden olurlar ve sonra çökmeye ve yükselmeye devam ederler.
Bu iki kritik noktaya Chandrasekah sınırı ve Oppenheimer sınırı denir.
Birincisi beyaz cücenin sınırıdır.Kütle güneşin 1.44 katına ulaştığında patlayacak ve bir nötron yıldızına dönüşecektir; ikincisi bir nötron yıldızının sınırıdır ve güneş kütlesinin yaklaşık 3 katına ulaştığında patlayıp bir kara deliğe dönüşecektir.
Bir kara delik seviyesine kadar çöken herhangi bir gök cismi tepededir.
Kara deliklerin midelerini patlatma endişesi yoktur. Asla dolu olmazlar. Yemek yiyip sindirebilirler ve ara sıra geğirebilirler (yüksek enerjili ışınlar çıkarırlar). Ne kadar büyürlerse büyüsünler, hala kara deliklerdir.
10.4 milyar ışıkyılı uzaklıkta bilinen en büyük kara delik vardır. Kamış takımyıldızında bulunur ve TON618 olarak numaralandırılmıştır. Halihazırda Güneş'in 66 milyar katı kütlesine sahiptir. Hala her yıl çevreleyen göksel maddeyi yutmaktadır. 5 yıldız.
Yerçekiminin büyüklüğünün en sezgisel tezahürü, gök cisimlerinin yüzeyindeki kaçış hızıdır.
Kaçış hızı, kinetik enerji formülüne ve evrensel yerçekimi formülüne göre hesaplanır.
Yerçekimi potansiyel enerjisinin ifadesi şöyledir: E (r) = (GMm / r ^ 2) dr = -GMm / r (sonsuzda sıfır potansiyel enerji)
Enerji tasarrufu ifadesi: mv ^ 2/2 = 0-E (r)
R gök cisiminin yarıçapını aldığında, kaçış hızı formülü elde edilebilir: v = (2GM / R)
Formülde v, kaçış hızıdır; G, 6.67x10 ^ -11N · m² / kg² değerini alan yerçekimi sabitidir; M gök cismi kütlesidir; R, gök cisiminin yarıçapıdır.
Bu şekilde, bir gök cisiminin kaçış hızının gök cisiminin kütlesi ve yarıçapı ile ilişkili olduğunu görebiliriz, bu nedenle, gök cismi kütlesi ne kadar büyük olursa olsun, kaçış hızı daha küçük kütleli bir gezegeninkinden daha büyük olmayacaktır.
Hesaplamaya göre, kara deliğin Schwarzschild yarıçapı içindeki kaçış hızı ışık hızından büyük, dünyanın kaçış hızı 11,2 km / sn ve güneşin kaçış hızı 617,7 km / sn'dir.
Bilinen en kütleli yıldız r136a1'dir. Kütlesi Güneş'inkinin yaklaşık 265 ~ 300 katıdır. Kaçış hızı nedir?
R136a1'in yarıçapı güneşin 35 katıdır. Güneş yüzeyinin kaçış hızına göre r136a1'in kaçış hızını şu şekilde hesaplayabiliriz:
v2 = v1x (265/35) 1700 veya v1x (300/35) 1808km / sn
Formülde v2, r136a1'in kaçış hızıdır ve v1, güneşin kaçış hızıdır.
R136a1'in kaçış hızının saniyede yalnızca 1700 ~ 1808 kilometreye ulaştığını, kara deliklerin kaçış hızının ışık hızından daha yüksek, saniyede 300.000 kilometreden fazla olduğunu görebiliriz, ikisi de aynı büyüklükte değildir.
Bu nedenle, kaçış hızı yalnızca 1808 km / s olan bir gök cismi, kaçış hızı ışık hızından daha büyük olan bir kara deliğin tahribatından kaçabilir mi? R136a1, ne kadar küçük olursa olsun bir kara delikle karşılaşsa bile, yalnızca itaatkar bir şekilde ele geçirilebilir.
Şimdi anlıyor musunuz? Bu, evrende dolaşan ve her şeyi alan kara deliklerin temel nedenidir.
Okuduğunuz ve hoş geldiniz tartışmanız için teşekkürler.
Uzay-zaman iletişimi orijinal telif hakkı, lütfen ihlal etmeyin ve intihal etmeyin, anlayışınız ve işbirliğiniz için teşekkür ederiz.
