Süper kütleli Karadelikler: Galaktik Behemoths

Galaksimizin merkezinde süper kütleli bir kara delik var. Doğrudan teleskoplar aracılığıyla veya gözlerimizle görülemez, ancak gökbilimciler bunun orada olduğunu bilirler. Aslında, birçok gökadanın kalbinde süper kütleli kara delikler vardır. Gökbilimciler bu canavarların galaktik çekirdeklerde gizlendiğini nasıl biliyorlar? Kara delikten geçerken ışığı incelemek için çeşitli yöntemler kullanırlar ve ayrıca yakındaki gaz, toz ve hatta yıldız bulutlarını nasıl etkilediğini anlamak için bölgeyi bir kara deliğin etrafında incelerler. Şu anda, Samanyolu'ndaki Yay A * olarak adlandırılan süper kütleli kara delik oldukça sessizdir ve gökbilimciler eylemlerini anlamak için onu birçok dalga boyunda izler.

Kara delikler bilim kurgu öyküleri ve medyada favori. Bazen bir tür yıldızlararası seyahat hilesi sağlamak için bir arsa cihazı olarak kullanılırlar. Ya da zaman yolculuğunda veya bir hikayenin diğer önemli unsurlarında yer alırlar. Bu tür hikayeler kadar büyüleyici olan bu garip devlerin ardındaki gerçek, yazarların hayal edebileceğinden daha ilgi çekicidir. Süper kütleli karadelikleri çevreleyen gerçekler nelerdir? Süper kütleli karadeliklerin bilim kurgu tasvirlerinin arkasında bilim var mı? Hadi bulalım.

Genellikle, süper kütleli kara delikler isimlerinin söylediği şey: gerçekten, gerçekten büyük kara delikler. Yüz binlerce güneş kütlesinde (bir güneş kütlesi Güneş kütlesine eşittir) milyarlarca güneş kütlesine kadar ölçüyorlar. Muazzam bir güce sahipler ve galaksileri üzerinde inanılmaz bir etkiye sahipler.

Çoğu süper kütleli kara delikler, galaksiler. Bu merkezi konum, (en azından kısmen) galaksileri bir arada tutmaya yardımcı olmalarını sağlar. Yerçekimleri inanılmaz büyüklüklerinden ötürü, inanılmaz kütleleri nedeniyle, yüz binlerce ışık yılı uzaktaki yıldızlar bile etraflarında yörüngeye ve yaşadıkları galaksi çekirdeklerine bağlı.

Ne zaman gökbilimciler kara delikler hakkında konuşurlarsa, kara delikleri diğer "normal" nesneleri birbirinden ayıran ana özellik Evren yoğunluktur. Bu, bir karadeliğin hacmine paketlenmiş "malzeme" miktarıdır. Karadeliklerin çekirdeklerindeki yoğunluk o kadar yüksektir ki esasen sonsuz olur. Özellikle, hacim (bir kara deliğin ve gizli kütlesinin kapladığı alan miktarı) sıfıra yaklaşır. Bu, uzayda küçük bir noktadan biraz daha fazlası anlamına gelir, ancak tekillik olarak adlandırılan bu küçük nokta, inanılmaz miktarda kütle içerir. Bu inanılmaz derecede yoğun. Bu yoğunluk, karadeliğin tüm bölgesi boyunca, tekillikten olay ufku (karadeliğin yerçekiminin herhangi bir şey için çok güçlü olduğu nokta) direnmek.

Bu, kara deliğin içi (olay ufkunun ötesinde) inanılmaz bir şekilde ezilebilir, yer yokmuş gibi geliyor. İlginç bir şekilde, süper kütleli kara deliklerin ortalama yoğunluğunun aslında insanların soluduğu havadan daha az olabileceğini söyleyen bir düşünce deneyi var. Aslında, kütle ne kadar büyük olursa, az Eğer süper kütleli kara delik yoğunluğu, eğer tekil durumdan olay ufkuna kadar alanın tüm hacmini göz önüne alırsa Kitle, o bölgeye dağılmış ve tekillikte "eteklerden" daha fazla kütle olacaktı.

Eğer bu doğruysa, o zaman sadece süper kütleli bir kara deliğe yaklaşmak mümkün olmazdı, teorik olarak süper kütleli bir karadeliğe düşer ve Tekillik. Ancak, büyük bir sorun var: yerçekimi. O kadar güçlü ki, olay ufkunu aşan her şey aşırı yerçekimi çekişiyle parçalanacaktı. Solucan deliği seyahati için çok fazla!

Süper kütleli kara deliklerin oluşumu hala astrofiziklerin gizemlerinden biridir. Normal kara delikler, geride kalan çekirdek kalıntılarıdır. süpernova büyük bir yıldız patlaması. Yıldız ne kadar büyük olursa, kara delik o kadar büyük olur.

Bu nedenle, süper kütleli bir yıldızın çökmesinden süper kütleli kara delikler oluşturulduğu varsayılabilir. Sorun şu ki, bu tür birkaç yıldız tespit edildi. Dahası, fizik bize en başta var olmamaları gerektiğini söylüyor. Ancak öyle. En büyük yıldızlar Güneş'in kütlesinin onlarca ila yüz katıdır. Birkaç nadir hiper hekim 300 yıldız kütlesine kadar olabilir. Yine de, bu canavarlar bile süper kütleli bir kara delik oluşturmak için gerekli olan kütle türlerinden çok uzaktır. Açıkça söylemek gerekirse: Süper kütleli bir kara delik yapmak için en süper kütleli yıldızlarda bile olduğundan çok daha fazla kütleye ihtiyaç vardır.

Öyleyse, bu nesneler diğer kara deliklerin geleneksel tarzında oluşturulmamışsa, canavar kara delikleri nereden geliyor? Ana fikir, büyük olanları inşa etmek için çok daha küçük kara delikler oluşturmalarıdır. Sonunda, kitlenin birikmesi, süper kütleli bir karadeliğin yaratılmasına yol açacaktır. Bu, süper kütleli bir kara delik inşa etme hiyerarşik bir teorisidir. Bu teori ile ilgili bazı problemler vardır çünkü “orta kütle” süper kütleli karadeliklerin incelenmesini gerektirir. Daha küçük kara deliklerden süper kütleli canavarlara kadar "adım arasında b" olurlar. Gökbilimciler bunlardan daha fazlasını tespit etmeye ve hiyerarşik teorideki boşlukları doldurmak için belirli özelliklerini araştırmaya başlıyorlar.

Süper kütleli karadeliklerin yaratılmasıyla ilgili bir diğer önde gelen teori, Büyük patlama. Tabii ki, kara deliklerin nasıl bir rol oynadığını ve oluşumlarını neyin teşvik ettiğini anlamak için o zamandaki koşullar hakkında her şey tam olarak anlaşılmamıştır.

Bilinen süper kütleli ve orta kütleli karadeliklerin gözlemleri, birleşme teorisinin muhtemelen en basit açıklama olduğunu göstermektedir. En eski, en uzak ve masif süper kütleli kara deliklerin incelenmesi, kuasarlar özellikle, birçok gökadanın birleşmesi rol yaptı. Galaksiler birleşince, kara delikleri de öyle görünüyor. Birleşmeler bugün gördüğümüz gökadaları şekillendirmede rol oynamaktadır ve bu nedenle merkezi kara deliklerinin yolculuk için gelip gökadalarla birlikte büyüyebileceği mantıklıdır. İlginçtir, bu kara delikler birleştiğinde çok fazla enerji gönderirler. Eylem aynı zamanda gökbilimcilerin şimdi ölçebilecekleri yerçekimi dalgaları yayar.

Cevap birleşme ise, ara kara delik sorununa kısmi bir çözüm sağlarlar. Her iki durumda da, cevap henüz net değil. Galaksileri ve karadeliklerini gözlemlemek ve karakterize etmek için çok daha fazla çalışma yapılması gerekiyor.

Bilim kurgu ve kara deliklere geri dönersek, yazarların kullandığı zihni tamamen büken özellikler vardır. Hikayeleri hafif seyahatten daha hızlı, yıldızlararası seyahat ve zaman yolculuğu bilim kurgu romanlarına yayılıyor. Kara deliklerin alternatif evrenlere giriş kapısı olduğu teorileri bile vardır.

Peki bu fikirlerden herhangi birini destekleyen herhangi bir kanıt var mı? Aslında, evet, ancak çok aşırı koşullarda. Kara delikleri, bizi bir şekilde evrenin diğer tarafına bağlayan solucan delikleri olarak kullanma fikri onlarca yıldır var. Muhtemelen yakın zamanda gerçeklik olmayacak harika ve hayali bir fantezi.

Olasılıklar ciddi fizik ve Genel görelilik. Teorik olarak, 2014 filminde gösterildiği gibi bunlar olabilir Yıldızlararası. Film yapımcıları ile çalışan fizikçi filmi destekleyen ve bilimsel olarak çalışan bazı teorik fikirler ortaya attı. Bununla birlikte, gereken teknoloji hala mevcut değildir ve çeşitli özel koşulların karşılanması gerekir. Ama kim bilir - insanların bugün uçuş için kullandığı teknolojinin çoğu da bir zamanlar imkansızdı.

• Samanyolu da dahil olmak üzere birçok gökadanın kalbinde süper kütleli kara delikler vardır.
• Andromeda Gökadası gibi bazı galaksilerde bu canavarlardan birden fazlası olabilir.
• Galaksiler birleşince, kara delikleri de birleşebilir.
• Süper kütleli kara delikler, içinde gizlenmiş milyarlarca yıldız kütlesine sahip olabilir.
• Kendi Samanyolu'muzda Yay A * adlı süper kütleli bir kara delik var.

• Mohon, Lee. “Süper kütleli Kara Delikler Gökadalarını Büyüyor.” NASA, NASA, 15 Şub. 2018, www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/supermassive-black-holes-are-outgrowing-their-galaxies.html.
• Saplakoğlu, Yasemin. “Süper Kütleli Karadeliklerin Nasıl Oluştuğuna Sıfırlama.” Bilimsel amerikalı, 29 Eylül. 2017, www.scientificamerican.com/article/zeroing-in-on-how-supermassive-black-holes-formed1/.
• “Süper kütleli kara delik | EVREN." Astrofizik ve Süper Hesaplama Merkezi, astronomi. win.edu.au/cosmos/s/supermassive kara delik.

Düzenleyen ve güncelleyen Carolyn Collins Petersen.