Kara Delik Nedir? Olay Ufku Nedir?

Soru: Kara Delik nedir?

Kara delik nedir? Kara delikler ne zaman oluşur? Bilim adamları bir kara delik görebilir mi? Karadeliğin "olay ufku" nedir?

Cevap: Kara delik, denklemleri ile tahmin edilen teorik bir varlıktır. Genel görelilik. Yeterli kütleye sahip bir yıldız kütle çekiminin büyük bir kısmı veya tamamı ile yerçekimi çökmesine girdiğinde bir kara delik oluşur. yeterince küçük bir alana sıkıştırılmış ve bu noktada sonsuz uzay-zaman eğriliğine neden olmuştur (a "Tekillik"). Böyle büyük bir uzay-zaman eğriliği, ışığın bile hiçbir şeyin "olay ufkundan" veya sınırdan kaçmasına izin vermez.

Kara delikler hiçbir zaman doğrudan gözlenmemiştir, ancak etkilerinin tahminleri eşleşen gözlemlere sahiptir. Bu gözlemleri açıklamak için çoğu uzay-zamandan kaçınan Magnetosferik Ebedi Olarak Çökmekte Olan Nesneler (MECO) gibi bir dizi alternatif teori vardır. kara deliğin merkezindeki tekillik, ancak fizikçilerin büyük çoğunluğu kara delik açıklamasının, neyin en muhtemel fiziksel temsili olduğuna inanıyor yer alıyor.

1700'lerde, süper kütleli bir nesnenin ona ışık çekebileceğini önerenler vardı. Newton optiği, ışığı parçacıklar olarak ele alan cesur bir ışık teorisiydi.

John Michell 1784 yılında yarıçapı güneşin 500 katı olan (fakat aynı yoğunlukta) bir cismin kaçış hızına sahip olacağını öngören bir makale yayınladı Işık hızı ve böylece görünmez olun. Bununla birlikte, ışığın dalga teorisi ön plana çıktığı için teoriye ilgi 1900'lerde öldü.

Modern fizikte nadiren bahsedildiğinde, bu teorik varlıklara gerçek kara deliklerden ayırmak için "karanlık yıldızlar" denir.

Einstein'ın 1916'da genel görelilik yayınlamasından sonraki aylar içinde fizikçi Karl Schwartzchild, Einstein'ın denklemine küresel bir kütle ( Schwartzchild metriği)... beklenmedik sonuçlarla.

Yarıçapı ifade eden terimin rahatsız edici bir özelliği vardı. Belli bir yarıçap için, terimin paydası sıfır olacak ve bu da terimin matematiksel olarak "patlamasına" neden olacaktır. Bu yarıçap, Schwartzchild yarıçapı, r_s, olarak tanımlanır:

r_s = 2 GM/ c²

G, yerçekimi sabiti, M kitle ve c ışık hızıdır.

Schwartzchild'in çalışması kara delikleri anlamak için çok önemli olduğu için, Schwartzchild adının "kara kalkan" anlamına gelmesi garip bir tesadüf.

Tüm kütlesi olan bir nesne M içinde yatıyor r_s bir kara delik olarak kabul edilir. Olay ufku verilen isim r_sçünkü bu yarıçaptan karadeliğin yerçekiminden kaçış hızı ışık hızıdır. Kara delikler kütle çekim kuvvetleri yoluyla içeri çeker, ama o kütlenin hiçbiri kaçamaz.

Bir kara delik genellikle bir nesneye veya ona "düşen" bir kütle olarak açıklanır.

Y Saatler X Karadeliğe Düşüyor

• Y, X üzerindeki idealize edilmiş saatleri yavaşlatır, X çarptığında zaman içinde donar. r_s
• Y, X kırmızıya kaymasından gelen ışığı gözlemleyerek r_s (böylece X görünmez olur - yine de bir şekilde saatlerini görebiliriz. değil teorik fizik bin mi?)
• X teoride teorik olarak gözle görülür bir değişim algılar ancak r_s karadeliğin çekiminden kaçması imkansızdır. (Işık bile olay ufkundan kaçamaz.)

1920'lerde fizikçiler Subrahmanyan Chandrasekhar, 1.44 güneş kütlesinden daha büyük olan herhangi bir yıldızın ( Chadrasekhar sınırı) genel görelilik altında çökmelidir. Fizikçi Arthur Eddington, bazı malların çöküşü engelleyeceğine inanıyordu. Her ikisi de haklıydı, kendi yollarıyla.

Robert Oppenheimer 1939'da süper kütleli bir yıldızın çökebileceğini ve böylece sadece matematikten ziyade doğada bir "donmuş yıldız" oluşturabileceğini tahmin etti. Çöküş yavaşlıyor gibi gözüküyor, aslında geçtiği noktada donuyor r_s. Yıldızdan gelen ışık, ağır kırmızıya kayma en r_s.

Ne yazık ki, birçok fizikçi bunun sadece simetrik doğanın bir özelliği olduğunu düşünüyor Schwartzchild metriği, doğada böyle bir çöküşün aslında asimetriler.

1967'ye kadar değildi - keşfinden yaklaşık 50 yıl sonra r_s - fizikçiler Stephen Hawking Roger Penrose, kara deliklerin sadece genel göreliliğin doğrudan bir sonucu olmadığını, aynı zamanda böyle bir çöküşü durdurmanın bir yolu olmadığını gösterdi. Pulsarların keşfi bu teoriyi destekledi ve kısa bir süre sonra fizikçi John Wheeler, 29 Aralık 1967 konferansında fenomen için "kara delik" terimini ortaya attı.

Sonraki çalışmalar, Hawking radyasyonuiçinde kara delikler radyasyon yayabilir.

Kara delikler, meydan okumak isteyen teorisyenleri ve deneycileri çeken bir alandır. Bugün, gerçek doğaları hala söz konusu olsa da, kara deliklerin var olduğu konusunda neredeyse evrensel bir anlaşma var. Bazıları kara deliklere düşen malzemenin, evrende olduğu gibi evrende başka bir yerde yeniden ortaya çıkabileceğine inanıyor solucan deliği.

Kara delikler teorisine önemli bir katkı, Hawking radyasyonu, İngiliz fizikçi tarafından geliştirilen Stephen Hawking 1974'te.