Kara delikler, evrende sınırlarının içinde çok fazla kütleye hapsolmuş, inanılmaz derecede güçlü kütleçekim alanlarına sahip nesnelerdir. Aslında bir karadeliğin çekim kuvveti o kadar güçlü ki içeri girdikten sonra hiçbir şey kaçamaz. Işık bile bir kara delikten kaçamaz, yıldızlar, gaz ve tozla birlikte içeride hapsolur. Çoğu kara delik Güneş'in kütlesinin birçok katını içerir ve en ağır olanları milyonlarca güneş kütlesine sahip olabilir.
Tüm bu kütleye rağmen, karadeliğin çekirdeğini oluşturan gerçek tekillik hiç görülmedi veya görüntülenmedi. Kelimeden de anlaşılacağı gibi, uzayda küçük bir nokta, ama çok fazla kütleye sahip. Gökbilimciler bu nesneleri yalnızca onları çevreleyen malzeme üzerindeki etkileriyle inceleyebilirler. Kara deliğin etrafındaki malzeme, "olay ufku" adı verilen bir bölgenin hemen ötesinde, geri dönüşü olmayan çekim noktası olan dönen bir disk oluşturur.
Karadeliğin Yapısı
Kara deliğin temel "yapı taşı" tekilliktir: karadeliğin tüm kütlesini içeren tam bir alan. Etrafında, ışığın kaçamayacağı ve "karadeliğe" adını veren bir alan bölgesi. Bu bölgenin dış "kenarı" olay ufkunu oluşturan şeydir. Yerçekimi alanının çekilmesinin eşit olduğu görünmez sınır ışık hızı. Ayrıca, yerçekimi ve ışık hızının dengelendiği yer.
Olay ufkunun konumu, kara deliğin yerçekimi çekimine bağlıdır. Gökbilimciler, R denklemini kullanarak bir karadelik etrafındaki olay ufkunun yerini hesaplars = 2GM / c2. R, tekillik yarıçapıdır, G, yerçekimi kuvveti, M kitle, c ışık hızıdır.
Kara Delik Tipleri ve Oluşum Şekilleri
Farklı kara delik türleri vardır ve farklı şekillerde ortaya çıkarlar. En yaygın tip yıldız kütleli bir kara delik olarak bilinir. Bunlar kabaca Güneşimizin kütlesinin birkaç katı kadar içerir ve ana sıra yıldızlar (Güneşimizin kütlesinin 10-15 katı) çekirdeklerinde nükleer yakıt tükeniyor. Sonuç muazzam süpernova patlaması yıldızların dış katmanlarını uzaya fırlatır. Geride kalanlar bir kara delik oluşturmak için çöker.
Diğer iki kara delik türü süper kütleli kara delikler (SMBH) ve mikro kara deliklerdir. Tek bir SMBH milyonlarca veya milyarlarca güneş kütlesini içerebilir. Mikro kara delikler, adından da anlaşılacağı gibi, çok küçüktür. Belki sadece 20 mikrogram kütleye sahip olabilirler. Her iki durumda da, yaratılma mekanizmaları tamamen açık değildir. Mikro kara delikler teoride var olmakla birlikte doğrudan tespit edilmemiştir.
Çoğu galaksinin çekirdeğinde süper kütleli kara delikler bulunduğu ve kökenleri hala sıcak bir şekilde tartışılmaktadır. Mümkün süper kütleli kara delikler daha küçük, yıldız kütleli kara delikler ile diğer Önemli olmak. Bazı gökbilimciler, çok büyük bir tek (Güneş'in kütlesinin yüzlerce katı) yıldız çöktüğünde yaratılabileceğini öne sürüyorlar. Her iki durumda da, galaksiyi, doğum oranları üzerindeki etkilerden, yıldızların yörüngelerine ve yakınlarındaki malzemelere kadar birçok yönden etkileyecek kadar büyüktürler.
Öte yandan, çok yüksek enerjili iki parçacığın çarpışması sırasında mikro kara delikler oluşturulabilir. Bilim adamları bunun Dünya'nın üst atmosferinde sürekli olduğunu ve muhtemelen CERN gibi yerlerde parçacık fiziği deneyleri sırasında gerçekleşeceğini ileri sürüyorlar.
Bilim adamları Kara Delikleri Nasıl Ölçüyor?
Olay ufkundan etkilenen bir karadelik etrafındaki ışık bölgeden kaçamadığından, kimse gerçekten bir karadeliği "göremez". Ancak, gökbilimciler çevrelerindeki etkileriyle onları ölçebilir ve karakterize edebilirler. Diğer nesnelerin yakınındaki karadelikler üzerlerine yerçekimi etkisi gösterir. Birincisi, kütle karadelik etrafındaki malzemenin yörüngesiyle de belirlenebilir.
Uygulamada, gökbilimciler ışığın etrafında nasıl davrandığını inceleyerek kara deliğin varlığını çıkarırlar. Kara delikler, tüm büyük nesneler gibi, ışığın yolunu geçerken bükmek için yeterli yerçekimi çekiciliğine sahiptir. Kara deliğin arkasındaki yıldızlar ona göre hareket ettikçe, yaydıkları ışık bozuk görünecek veya yıldızlar alışılmadık bir şekilde hareket edecek gibi görünecektir. Bu bilgiden, kara deliğin konumu ve kütlesi belirlenebilir.
Bu, özellikle kümelerin birleşik kütlesinin, karanlık maddelerinin ve kara delikler garip şekilli yaylar ve halkalar oluşturur daha uzaktaki nesnelerin ışığını geçerken bükerek.
Gökbilimciler, etraflarındaki ısıtılmış materyalin radyo veya röntgen ışınları gibi yaydığı kara delikleri de görebilirler. Bu malzemenin hızı, kaçmaya çalıştığı kara deliğin özellikleri hakkında da önemli ipuçları veriyor.
Hawking Radyasyonu
Gökbilimcilerin bir kara deliği tespit etmelerinin son yolu, Hawking radyasyonu. Ünlü teorik fizikçi ve kozmolog olarak adlandırıldı Stephen HawkingHawking radyasyonu, enerjinin bir kara delikten kaçmasını gerektiren termodinamiğin bir sonucudur.
Temel fikir, vakumdaki doğal etkileşimler ve dalgalanmalar nedeniyle, maddenin bir elektron ve anti-elektron (pozitron adı verilir) şeklinde yaratılacağıdır. Bu olay ufkunun yakınında meydana geldiğinde, bir parçacık kara delikten dışarı çıkarılırken diğeri yerçekimi kuyucuğuna düşer.
Bir gözlemciye göre, "görülen" tek şey kara delikten yayılan bir parçacıktır. Parçacık pozitif enerjiye sahip olarak görülecektir. Bu, simetri ile kara deliğe düşen parçacığın negatif enerjiye sahip olacağı anlamına gelir. Sonuç olarak, bir kara delik yaşlandıkça enerji kaybeder ve bu nedenle kütle kaybeder (Einstein'ın ünlü denklemi E = MC tarafından)2, nerede E= Enerji, M= kütle ve C ışık hızıdır).
Düzenleyen ve güncelleyen Carolyn Collins Petersen.