Kara delik yoğun bir gezegendir, her şeyi emer ve ışık kaçamaz.
Öncelikle kara deliğin görsel bir açıklamasını yapın:
Bir kara deliğin büyük bir çekim kuvveti vardır ve hatta ışık onu çeker Kara delikte büyük bir yerçekimi alanı gizlidir.Bu tür bir çekim kuvveti o kadar büyüktür ki, hiçbir şey, ışık bile, kara deliğin avucundan kaçamaz. Kara delikler, sınırları içindeki hiçbir şeyin dış dünya tarafından görülmesine izin vermez, bu nedenle bu tür nesnelere "kara delik" adı verilir. Onu ışığın yansımasıyla gözlemleyemeyiz, ancak kara deliği, ondan etkilenen çevredeki nesneler aracılığıyla ancak dolaylı olarak anlayabiliriz. Kara deliklerin, özel büyük süper devler çöktüğünde ve büzüldüğünde üretilen, ölü yıldızların veya patlayan hava kütlelerinin artıkları olduğu tahmin edilmektedir.
Fizik açısından tekrar açıklayayım:
Bir kara delik aslında bir gezegendir (bir gezegene benzer), ancak yoğunluğu çok çok büyüktür ve ona yakın nesneler, hız ne kadar yüksek olursa olsun, yerçekimi kuvvetiyle (sanki insanlar yeryüzünden uçup gitmemiş gibi) bağlıdırlar. Kaçmak. Dünya için ikinci kozmik hızda (11,2 km / s) uçmak dünyadan kaçabilir, ancak bir kara delik için üçüncü kozmik hızı o kadar büyük ki ışık hızını aşıyor, bu yüzden ışık bile kaçamaz. Yani giren ışık geri yansımaz, gözlerimiz hiçbir şey göremez, sadece siyah bir yama.
Kara delikler görünmez olduğu için, bazı insanlar kara deliklerin gerçekten var olup olmadığını sorguluyorlar. Varsa, neredeler?
Kara delik üretme süreci nötron yıldızlarınınkine benzer; bir yıldızın çekirdeği, kendi ağırlığının etkisi altında hızla küçülerek güçlü bir patlamaya neden olur. Çekirdekteki tüm madde nötron haline geldiğinde, kasılma süreci anında durur ve yoğun bir gezegene sıkıştırılır. Ancak bir kara delik söz konusu olduğunda, yıldız çekirdeğinin kütlesi o kadar büyük olduğundan, büzülme süreci durmaksızın devam eder, nötronun kendisi, sıkışan yerçekiminin kendisinin çekiciliği altında toz haline gelir ve geriye kalan, hayal edilemeyecek bir yoğunluğa sahip bir maddedir. . Ona yakın olan her şey onun tarafından emilecek ve kara delik bir elektrik süpürgesi gibi olacak.
Kara deliklerin dinamiklerini anlamak ve içlerindeki her şeyin sınırlarının dışına çıkmasını nasıl engellediklerini anlamak için genel göreliliği tartışmamız gerekiyor. Genel görelilik, Einstein tarafından oluşturulan ve gezegenler, yıldızlar ve kara delikler için geçerli olan bir kütleçekim teorisidir. Einstein'ın 1916'da ortaya koyduğu bu teori, uzay ve zamanın büyük nesnelerin varlığıyla nasıl bozulduğunu gösterir. Kısaca, genel görelilik, maddenin uzayı büktüğünü ve bunun karşılığında uzayın bükülmesinin uzaydan geçen nesnelerin hareketini etkilediğini söyler.
Einstein'ın modelinin nasıl çalıştığına bir bakalım. İlk olarak zamanı (uzayın üç boyutu uzunluk, genişlik ve yüksekliktir) gerçek dünyadaki dördüncü boyut olarak düşünün (her zamanki üç yönün dışında başka bir yön çizmek zor olsa da, hayal etmek için elimizden gelenin en iyisini yapabiliriz). İkincisi, zaman ve uzayı, jimnastik performansları için kullanılan büyük bir gerilmiş bazalı yatağın yüzeyi olarak düşünün.
Einstein'ın teorisi, kalitenin zamanı ve mekanı büktüğünü savunuyor. Bu durumu göstermek için bazanın yatak yüzeyine büyük bir taş koysak iyi olur: taşın ağırlığı gergin yatak yüzeyini hafifçe batırır.Yayın yüzeyi hala temelde düz olmasına rağmen, merkezi hala Biraz içbükey. Baza ortasına daha fazla taş yerleştirilirse etkisi daha büyük olur ve yatağın daha fazla batmasına neden olur. Aslında, ne kadar çok kaya varsa, yay yatağı yüzeyi o kadar fazla bükülür.
Aynı şekilde, evrendeki büyük nesneler de evrenin yapısını bozacaktır. Tıpkı 10 taşın bir yay yatağının yüzeyini 1 taştan daha şiddetli bükmesi gibi, kütlesi güneşten çok daha büyük olan bir gök cismi, bir güneşe eşit veya daha küçük bir kütleye sahip bir gök cisiminden çok daha fazla uzayı büker.
Bir tenis topu gergin düz bir yay yatağında yuvarlanırsa, düz bir çizgide hareket edecektir. Tersine, içbükey bir yerden geçerse, yolu kavislidir. Aynı şekilde, gök cisimleri zaman ve uzayın düz alanından geçerken düz bir çizgide ilerlemeye devam ederken, kavisli alandan geçen gök cisimleri eğimli bir yol boyunca ilerleyecektir.
Şimdi kara deliklerin çevrelerindeki uzay-zaman bölgesi üzerindeki etkisine bakalım. Yay yatağına yoğun bir kara deliği temsil edecek çok büyük bir taş yerleştirdiğinizi hayal edin. Doğal olarak taş, yatağın yüzeyini büyük ölçüde etkiler, sadece eğilip batmaz, aynı zamanda yatak yüzeyinin kırılmasına da neden olabilir. Evrende de benzer bir durum meydana gelebilir Evrende kara delik varsa evrenin yapısı parçalanacaktır. Bu uzay-zaman yapısının kırılmasına uzay-zamanın tekilliği veya tekilliği denir.
Şimdi kara delikten neden hiçbir şeyin kaçamayacağını görelim. Bir yay yatağının üzerinden yuvarlanan bir tenis topunun büyük bir kayanın oluşturduğu derin bir deliğe düşmesi gibi, kara delikten geçen bir nesne de yerçekimi tuzağına yakalanacaktır. Dahası, şanssız nesneleri kurtarmak için sonsuz enerji gerekir.
Bir kara deliğe girip ondan kaçabilecek hiçbir şey olmadığını söylemiştik. Ancak bilim adamları, kara deliklerin enerjilerini yavaşça serbest bırakacağına inanıyor. Ünlü İngiliz fizikçi Hawking, 1974'te bir kara deliğin sıfır olmayan bir sıcaklığa ve çevresindeki ortamdan daha yüksek bir sıcaklığa sahip olduğunu kanıtladı. Fizik ilkelerine göre, çevrelerinden daha sıcak olan tüm nesneler ısı yaymak zorundadır ve kara delikler de istisna değildir. Bir kara delik milyonlarca trilyon yıl boyunca enerji yayar, bir kara deliğin açığa çıkardığı enerjiye Hawking radyasyonu denir. Kara delik tüm enerjisini dağıtır ve yok olur.
Zaman ve uzay arasındaki kara delik zamanı yavaşlatır, uzayı elastik hale getirir ve içinden geçen her şeyi yutar. 1969'da Amerikalı fizikçi John Atty Wheeler bu doyumsuz uzaya "kara delik" adını verdi.
Kara deliklerin ışığı yansıtamadığı için görülemeyeceğini hepimiz biliyoruz. Aklımızda kara delikler çok uzakta ve karanlık olabilir. Ancak ünlü İngiliz fizikçi Hawking, kara deliklerin çoğu insanın düşündüğü kadar siyah olmadığına inanıyor. Bilim adamlarının gözlemlerine göre karadeliğin çevresinde radyasyon var ve karadelikten gelmesi muhtemel, yani kara delik sandığı kadar kara olmayabilir.
Hawking, kara delikler için radyoaktif madde kaynağının, uzayda çiftler halinde üretilen ve olağan fizik yasalarına uymayan bir tür gerçek parçacık olduğuna dikkat çekti. Ve bu parçacıklar çarpıştıktan sonra, bazıları geniş uzayda kaybolacak. Genel olarak konuşursak, bu parçacıkları yok olana kadar asla görme şansımız olmayabilir.
Hawking ayrıca bir kara delik oluştuğunda gerçek parçacıkların buna göre çiftler halinde görüneceğine dikkat çekti. Gerçek parçacıklardan biri karadeliğe çekilecek, diğeri kaçacak ve kaçan gerçek parçacıklar fotonlar gibi görünecek. Gözlemciye, kaçan gerçek parçacıkları görmek, kara delikten gelen ışınları görmek gibi.
Bu nedenle, Hawking'den alıntı yapacak olursak, "kara delik hayal edildiği kadar siyah değildir", aslında çok fazla foton yayar.
Einstein'ın enerji ve kütlenin korunumu yasasına göre. Bir nesne enerji kaybettiğinde kütle de kaybeder. Kara delikler aynı zamanda enerji ve kütlenin korunumu yasasına da uyarlar.Karadelik enerji kaybettiğinde kara delik yoktur. Hawking, kara deliğin ortadan kalktığı anda, milyonlarca hidrojen bombasının enerjisine eşdeğer enerji açığa çıkaran şiddetli bir patlama olacağını tahmin etti.
Ama bir havai fişek gösterisi göreceğinizi düşünerek beklenti içinde bakmayın. Aslında bir kara delik patladıktan sonra açığa çıkan enerji çok büyüktür ve vücuda zararlı olması muhtemeldir. Dahası, enerji salım süresi de çok uzun, bazıları 10 milyar ila 20 milyar yılı aşacak, bu da evrenimizin tarihinden daha uzun olacak ve enerjinin tamamen dağılması trilyonlarca yıl alacak.
"Kara delik" kelimenin tam anlamıyla "büyük bir kara delik" olarak kolayca düşünülebilir, ama öyle değildir. Sözde "kara delik" öylesine göksel bir cisimdir: Yerçekimi alanı o kadar güçlüdür ki, ışık bile kaçamaz.
Genel göreliliğe göre, yerçekimi alanı uzay-zamanı bükecektir. Bir yıldızın hacmi büyük olduğunda, yerçekimi alanının zaman ve uzay üzerinde çok az etkisi vardır ve yıldızın yüzeyindeki belirli bir noktadan yayılan ışık, herhangi bir yönde düz bir çizgi halinde yayılabilir. Yıldızın yarıçapı ne kadar küçükse, çevreleyen uzay-zaman üzerindeki eğilme etkisi o kadar büyük olur ve belirli açılarda yayılan ışık, kavisli uzay boyunca yıldızın yüzeyine geri döner.
Yıldızın yarıçapı belli bir değerden küçük olduğunda (astronomide "Schwarzschild yarıçapı" olarak adlandırılır), dikey yüzeyden yayılan ışık bile yakalanır. Bu noktada yıldız bir kara deliğe dönüşür. Buna "siyah" demek, herhangi bir madde bir kez düştüğünde, ışık dahil artık kaçamayacağı anlamına gelir. Aslında kara delikler gerçekten "görünmez" dir, biraz sonra bundan bahsedeceğiz.
Peki kara delikler nasıl oluşur? Aslında, beyaz cüceler ve nötron yıldızları gibi, kara delikler de yıldızlardan evrimleşmiş olabilir.
Bir yıldız yaşlandığında, termonükleer reaksiyonu merkezdeki yakıtı (hidrojen) tüketir ve merkezin ürettiği enerji tükenir. Bu şekilde, artık kabuğun büyük ağırlığını taşıyacak kadar güce sahip değildir. Bu nedenle, dış kabuğun ağırlığı altında çekirdek çökmeye başlar ve sonunda tekrar basınçla dengelenebilen küçük, yoğun bir yıldız oluşturana kadar.
Daha düşük kütleli yıldızlar çoğunlukla beyaz cücelere dönüşürken, daha büyük kütleli yıldızlar nötron yıldızları oluşturabilir. Bilim adamlarının hesaplamalarına göre, bir nötron yıldızının toplam kütlesi, güneşin kütlesinin üç katından büyük olamaz. Bu değeri aşarsa, kendi yerçekimi ile rekabet edecek bir kuvvet olmayacak ve bu da başka bir büyük çöküşe neden olacaktır.
Bu sefer, bilim adamlarının tahminlerine göre madde, yüksek yoğunluklu küçük bir hacim haline gelene kadar durdurulamaz bir şekilde merkez noktaya doğru ilerleyecektir. Yukarıda belirttiğimiz gibi, yarıçapı belirli bir ölçüde küçüldüğünde (Schwarzschild'in yarıçapından daha az olmalıdır), devasa yerçekimi kuvveti ışığın bile dışarıya yayılmasını engeller ve böylece yıldız ile dış dünya arasındaki tüm bağlantıları keser. - "Kara delik" doğdu.
Diğer gök cisimleriyle karşılaştırıldığında kara delikler çok özeldir. Örneğin bir kara deliğin bir "gizlilik tekniği" vardır, insanlar onu doğrudan gözlemleyemezler ve hatta bilim adamları bile onun iç yapısı hakkında sadece çeşitli varsayımlarda bulunabilirler. Öyleyse bir kara delik kendini nasıl gizler? Cevap, eğimli uzay. Hepimiz ışığın düz bir çizgide hareket ettiğini biliyoruz. Bu en temel sağduyu. Ancak genel göreliliğe göre uzay, kütleçekim alanının etkisi altında bükülür. Şu anda, ışık hala herhangi iki nokta arasındaki en kısa mesafe boyunca hareket etmesine rağmen, artık düz bir çizgi değil, bir eğridir. Canlı bir şekilde ifade etmek gerekirse, ışığın aslında düz bir çizgide gitmesi gerekiyordu, ancak güçlü yerçekimi onu orijinal yönünden uzaklaştırdı.
Yerçekimi alanının küçük etkisi nedeniyle yeryüzünde bu tür bir bükülme minimumdur. Kara deliğin etrafında, bu tür uzay deformasyonu çok büyüktür. Böylelikle karadeliğin bloke ettiği bir yıldızın yaydığı ışığın bir kısmı karadeliğe düşüp kaybolsa bile ışığın bir kısmı kavisli boşluktan geçerek karadeliği atlayarak dünyaya ulaşır. Dolayısıyla karadeliğin arkasındaki yıldızlı gökyüzünü, sanki kara delik yokmuş gibi rahatlıkla gözlemleyebiliyoruz, bu kara delik görünmezlik tekniğidir.
Daha da ilginci, bazı yıldızların yalnızca dünyaya doğru yayılan ışıkla doğrudan dünyaya ulaşması değil, diğer yönlerde yayılan ışığın da yakındaki bir kara deliğin güçlü çekim kuvveti tarafından kırılarak dünyaya ulaşmasıdır. Bu şekilde bu yıldızın sadece "yüzünü" değil, aynı zamanda yanını ve hatta sırtını da görebiliriz!
"Kara delik" şüphesiz bu yüzyılın en zorlu ve heyecan verici astronomik teorilerinden biridir. Pek çok bilim adamı, gizemini ortaya çıkarmak için çok çalışıyor ve sürekli olarak yeni teoriler öneriliyor. Ancak, çağdaş astrofizikteki bu son başarılar burada birkaç kelimeyle açıklanamaz. İlgilenen arkadaşlar özel muamelelere başvurabilir.
Kompozisyona göre bölünen kara delikler iki kategoriye ayrılabilir. Biri karanlık enerji kara delik, diğeri ise fiziksel kara deliktir.
Karanlık enerji kara delikleri, esas olarak yüksek hızda dönen devasa karanlık enerjiden oluşur ve içinde çok büyük bir kütle yoktur. Devasa karanlık enerji ışık hızına yakın bir hızda döner ve içinde nesneleri yutmak için çok büyük bir negatif basınç oluşur ve böylece bir kara delik oluşur.Ayrıntılar için lütfen Evren Kara Delik Teorisine bakın. Karanlık enerji kara delikleri, galaksilerin oluşumunun yanı sıra yıldız kümelerinin ve galaksi kümelerinin oluşumunun temelidir.
Fiziksel bir kara delik, bir veya daha fazla gök cisimlerinin çökmesiyle oluşur ve çok büyük bir kütleye sahiptir. Fiziksel bir kara deliğin kütlesi bir galaksinin kütlesine eşit ya da daha büyük olduğunda, ona tekillik kara delik diyoruz. Karanlık enerji kara deliklerinin hacmi o kadar büyük ki güneş sistemi kadar büyük olabilirler. Ancak fiziksel bir kara deliğin boyutu çok küçüktür ve tekilliğe indirgenebilir.
