rosemary
Üye
Kara delikler büyük kütleli yıldızların ölümü sonucunda oluşurlar ve bilinen en sıkışık uzay parçalarıdır. Kara deliklerin varlıkları ilk olarak 1915 yılında Einstein’ın genel görelilik kavramından ortaya çıkmıştır. Yıldızlar öncelikle gaz ve toz bulutu olan nebulalarda oluşurlar. Nebulaları oluşturan bu gaz ve toz bulutu ise daha önceden ölmüş olan yıldızların kendilerinden geriye bıraktıkları maddelerdir. Bu nebulalar içlerinde hidrojen atomu bulundurur ve yıldızlar bir süre sonra bu ‘’sınırsız olmayan’’ hidrojen yakıtlarını bitirirler. Ancak atomların yayılmasını engelleyen kütleçekimi etkisi değişmez. Kütleçekiminin üstlendiği bu görev ‘’hidrostatik denge’’ olarak adlandırılır. Kütleçekimi galip geldikçe hidrostatik denge bozulmaya başlar ve yıldız kendi içine doğru çökmeye başlar.
Yıldızların içe doğru çökmesi sonucunda atomların etrafındaki elektronlar birbirlerine çok fazla yaklaşır. Bu atomların itişmesi öyle bir noktaya gelir ki kütleçekiminden daha baskın bir hal alır ve yıldız inanılmaz bir güçle patlar. Bu olay süpernova, daha büyükleri ise hipernova olarak adlandırılır. Bu döngü sırasında etrafa saçılan enerji ve atomlar nebulaları oluşturur. Hala çökmeye devam eden yıldız ise kütlesine bağlı olarak ya gezegenimsi bir bulut oluşturur ve beyaz cüce (yaşamının son evresindeki soğuk yıldızlar) formuna dönüşür ya da süpernova patlaması geçirip nötron yıldızları bırakır. Eğer bu yıldızların kütlesi 20-40 güneş kütlesinden fazlaysa, süpernova döngüsü sonrasında uzaydaki her maddenin (ışık da dahil) kendisinden kaçamayacağı kara deliklere dönüşürler. Kara deliklerin tamamen karanlık olmasının sebebi de ışığı dahi yutmasıdır. Fakat bütün kara delikler bu yıldızların yakıt tüketimi sonucunda oluşmaz. Çok büyük kütleli cisimlerin birbirine çarpması sonucunda da oluşabilirler. Yıldız yakıtı tüketimi sonucunda oluşan kara delikler bilinen en yaygın kara deliklerdir ve ‘’collapsar’’ olarak adlandırılırlar.
Peki, biraz da kara deliklerin fiziksel özelliklerine bakalım. Burası biraz matematik, fizik ve dolayısıyla formül içerecek fakat olabildiğince basite indirgemeye çalışacağım.
Teorik anlamda ilk kara delik çözümü 1916 yılında Schwarzschild tarafından elektriksel herhangi bir yükü olmayan bir kara delik için yapılmıştır. Schwarzschild Çözümü (metriği) bu konudaki en basit kara delik çözümü olarak bilinir. Fakat gerçekte elbette bu kadar basit değildir. Şu an için en geçerli çözüm Kerr - Newman metriğidir.
Kerr - Newman metriği (bilinen en salt hali):
Kara delikler ve evren ile alakalı ek bir bilgi: Hubble uzay teleskobu verilerine göre evren MPC (Megaparsek) başına 74.03 +/- 1.42 km/saniye hızla genişlemektedir. Fakat CMB’yi (Kozmik Mikrodalga Arkaplan Radyasyonu) izleyen Planck adlı uzay teleskobunun yaptığı gözlemler daha farklı sonuçlar vermektedir. Planck adlı bu teleskop çok daha uzaktaki olayları gözlemler ve alınan verilere göre bu teleskop evrenin genişleme hızını MPC başına 67.66 +/- 0.42 km/saniye olarak belirledi. Yani bu formüllerin anlamı şudur ki bizlere uzak olan bir evrenin genişleme hızı, yakındaki evrene göre daha düşüktür. Pekala, o zaman enerji neden bize yakın bölgelerde daha güçlü? Bu kadar kara delik nasıl ve ne zaman oluştu?
Araştırmacılar bu soruya cevap olarak bir Phoenix* evreni olduğunu öne sürdüler ve bu fikre göre evren birçok kez daralma ve genişleme döngüsünden geçmiştir ve bu döngüye de devam edecektir. Şu an içinde bulunduğumuz evrenin genişleme sürecinde olduğu öne sürülüyor. Evren zirve boyutuna ulaştığında döngünün ikinci aşamasına geçer ve küçülmeye başlar. Bu sıkışma sayesinde kara delikler arasındaki mesafe gittikçe azalır. Ayrıca kara delikler birbirleriyle birleştikçe sayıları yarıya iner. Ardından kütle, kütlesiz yerçekimi dalgalarına dünüştüğünden evrenin kütlesi yaklaşık %5 azalır. Kara delikler birleştikçe evrenin kütlesi de azalmaya devam eder. CMB’nin sıkıştırılması sonucunda, 10 Milyar Kelvin sıcaklıkla beraber 10 ışık yılı kadar daralmaya ulaşan ağır elementlerin tüm atomları bozulur. Aynı zamanda kara deliklerin birleşmesi, kütlenin çoğunluğunu yerçekimi dalgalarına dönüştürür. Bu dönüşüm belli bir zirve noktasına ulaştığında evrenin daralması durur. Sonucunda da hızla genişlemeye başlar.
Tekillik Kuramı (Singularity)
Kara del
iklerin merkezindeki uzay bükülmelerinin ve kütleçekim alanlarının sonsuz boyuta ulaştığı bölgeye ‘’çekimsel tekillik’’ adı verilir. Fakat genel görelilik kuramı bu eğimin (uzay-zaman bükülmelerinin) sonsuz olduğu bölgeleri tanımlayamadığı için bu kuram çerçevesinde yeterli derecede tanımlanamamıştır. Daha doğrusunu söylemek gerekirse, genel görelilik kuramı, kuantum kökenli kütleçekim etkilerini göz önünde bulunduran bir kuram değildir. Henüz kütleçekimsel tekillikler tam olarak tanımlanamamaktadır. Bu kuramı tanımlayabilmenin tek yolu, tüm kuantum tabanlı etkileri hesaba katan bir kütle çekim kuramının oluşturulmasıdır. Tekillik kuramında tüm denklemler ve formüller yetersiz kalacağı için günümüzde açıklanması mümkün olmamakla birlikte, gelecekte de matematik veya fizikle açıklanabilmesinin bir yolu olmadığı düşünülmektedir.
Olay Ufku (Event Horizon)
Işık ve maddenin kaçamadığı bölgeyi sınırlayan kuşağa ‘’olay ufku’’ denir. Olay ufku, şu anki hiçbir yasa ve gözlem türüyle fiziksel olarak inceleme yapamayacağımız uzay parçasıdır. Bir kara delik madde yuttukça olay ufkunu genişletir. Bunun sonucunda da olay ufku genişledikçe daha güçlü çekim alanına sahip olur. Şu anki hiçbir teknoloji olay ufkunu gözlemleyebilmek için yeterli değil. Öyle ki bir gözlemci olay ufkuna kadar yaklaşabilmiş olsaydı, hiçbir somut izlenim veya somut bir değişim hissedemeyecekti. Herhangi bir geri dönme
girişiminde bulunduğunda ise artık buradan çıkış olmadığını fark edecekti. Olay ufkunu, akıntısı çok güçlü olan bir denizde, akıntıdan haberi olmayan bir yüzücünün durumuna benzetebiliriz. Bunlara ek olarak, iki tane gözlemci düşünelim. Biri olay ufkunun sınırına yaklaşmış olsun, diğeri ise kara delikten uzaktaki bir gözlemci olsun. Ufuk sınırında olan gözlemci, diğer gözlemciye kıyasla zamanın tamamen farklı aktığını fark edecektir. Uzaktaki gözlemci de tam tersi zamanın daha yavaş aktığını fark edecektir. Kara deliğin ‘’tekilliğine’’ yaklaşan bir gözlemciyi etkilemeye başlayan etkilere ‘’gelgit etkileri’’ denir. Bu etkiler kütleçekim alanının düzenli bir atmosferden oluşmaması (homojen olmaması) nedeniyle nesnenin doğal biçimini kaybetmesine sebep olurlar. Bu ‘’gelgit etkileri bölgesi’’ dev kara deliklerde (Supermassive Black Holes) tümüyle olay ufkunda yer alır. Fakat ‘’yıldızsal kara delik’’ (Stellar Black Hole) olay ufkunun da sınırlarını aşacak etkilerde bulunur. Örneğin, yıldızsal kara deliğe yaklaşacak olan bir gözlemci daha olay ufkuna bile yaklaşamadan parçalanacakken, dev kara deliğe yaklaşan bir gözlemci, ‘’gelgit etkileri’’ ile yok edilecek olmasıyla birlikte, olay ufkuna bir güçlükle karşılaşmadan giriş yapacaktır.
*Phoenix Evreni: Henüz hakkında çok fazla araştırma yok, yazılı kaynaklara veya makalelere çok zor ulaşılıyor. Sadece araştırmacıların ''olabilir'' şeklinde öne sürdüğü bir fikirden ibaret.
Not: Kaynakları, yazının tüm partları bittiğinde en sona yazacağım.
Yıldızların içe doğru çökmesi sonucunda atomların etrafındaki elektronlar birbirlerine çok fazla yaklaşır. Bu atomların itişmesi öyle bir noktaya gelir ki kütleçekiminden daha baskın bir hal alır ve yıldız inanılmaz bir güçle patlar. Bu olay süpernova, daha büyükleri ise hipernova olarak adlandırılır. Bu döngü sırasında etrafa saçılan enerji ve atomlar nebulaları oluşturur. Hala çökmeye devam eden yıldız ise kütlesine bağlı olarak ya gezegenimsi bir bulut oluşturur ve beyaz cüce (yaşamının son evresindeki soğuk yıldızlar) formuna dönüşür ya da süpernova patlaması geçirip nötron yıldızları bırakır. Eğer bu yıldızların kütlesi 20-40 güneş kütlesinden fazlaysa, süpernova döngüsü sonrasında uzaydaki her maddenin (ışık da dahil) kendisinden kaçamayacağı kara deliklere dönüşürler. Kara deliklerin tamamen karanlık olmasının sebebi de ışığı dahi yutmasıdır. Fakat bütün kara delikler bu yıldızların yakıt tüketimi sonucunda oluşmaz. Çok büyük kütleli cisimlerin birbirine çarpması sonucunda da oluşabilirler. Yıldız yakıtı tüketimi sonucunda oluşan kara delikler bilinen en yaygın kara deliklerdir ve ‘’collapsar’’ olarak adlandırılırlar.
Peki, biraz da kara deliklerin fiziksel özelliklerine bakalım. Burası biraz matematik, fizik ve dolayısıyla formül içerecek fakat olabildiğince basite indirgemeye çalışacağım.
Teorik anlamda ilk kara delik çözümü 1916 yılında Schwarzschild tarafından elektriksel herhangi bir yükü olmayan bir kara delik için yapılmıştır. Schwarzschild Çözümü (metriği) bu konudaki en basit kara delik çözümü olarak bilinir. Fakat gerçekte elbette bu kadar basit değildir. Şu an için en geçerli çözüm Kerr - Newman metriğidir.
Kerr - Newman metriği (bilinen en salt hali):
Kara delikler ve evren ile alakalı ek bir bilgi: Hubble uzay teleskobu verilerine göre evren MPC (Megaparsek) başına 74.03 +/- 1.42 km/saniye hızla genişlemektedir. Fakat CMB’yi (Kozmik Mikrodalga Arkaplan Radyasyonu) izleyen Planck adlı uzay teleskobunun yaptığı gözlemler daha farklı sonuçlar vermektedir. Planck adlı bu teleskop çok daha uzaktaki olayları gözlemler ve alınan verilere göre bu teleskop evrenin genişleme hızını MPC başına 67.66 +/- 0.42 km/saniye olarak belirledi. Yani bu formüllerin anlamı şudur ki bizlere uzak olan bir evrenin genişleme hızı, yakındaki evrene göre daha düşüktür. Pekala, o zaman enerji neden bize yakın bölgelerde daha güçlü? Bu kadar kara delik nasıl ve ne zaman oluştu?
Araştırmacılar bu soruya cevap olarak bir Phoenix* evreni olduğunu öne sürdüler ve bu fikre göre evren birçok kez daralma ve genişleme döngüsünden geçmiştir ve bu döngüye de devam edecektir. Şu an içinde bulunduğumuz evrenin genişleme sürecinde olduğu öne sürülüyor. Evren zirve boyutuna ulaştığında döngünün ikinci aşamasına geçer ve küçülmeye başlar. Bu sıkışma sayesinde kara delikler arasındaki mesafe gittikçe azalır. Ayrıca kara delikler birbirleriyle birleştikçe sayıları yarıya iner. Ardından kütle, kütlesiz yerçekimi dalgalarına dünüştüğünden evrenin kütlesi yaklaşık %5 azalır. Kara delikler birleştikçe evrenin kütlesi de azalmaya devam eder. CMB’nin sıkıştırılması sonucunda, 10 Milyar Kelvin sıcaklıkla beraber 10 ışık yılı kadar daralmaya ulaşan ağır elementlerin tüm atomları bozulur. Aynı zamanda kara deliklerin birleşmesi, kütlenin çoğunluğunu yerçekimi dalgalarına dönüştürür. Bu dönüşüm belli bir zirve noktasına ulaştığında evrenin daralması durur. Sonucunda da hızla genişlemeye başlar.
Tekillik Kuramı (Singularity)
Kara del
iklerin merkezindeki uzay bükülmelerinin ve kütleçekim alanlarının sonsuz boyuta ulaştığı bölgeye ‘’çekimsel tekillik’’ adı verilir. Fakat genel görelilik kuramı bu eğimin (uzay-zaman bükülmelerinin) sonsuz olduğu bölgeleri tanımlayamadığı için bu kuram çerçevesinde yeterli derecede tanımlanamamıştır. Daha doğrusunu söylemek gerekirse, genel görelilik kuramı, kuantum kökenli kütleçekim etkilerini göz önünde bulunduran bir kuram değildir. Henüz kütleçekimsel tekillikler tam olarak tanımlanamamaktadır. Bu kuramı tanımlayabilmenin tek yolu, tüm kuantum tabanlı etkileri hesaba katan bir kütle çekim kuramının oluşturulmasıdır. Tekillik kuramında tüm denklemler ve formüller yetersiz kalacağı için günümüzde açıklanması mümkün olmamakla birlikte, gelecekte de matematik veya fizikle açıklanabilmesinin bir yolu olmadığı düşünülmektedir. Olay Ufku (Event Horizon)
Işık ve maddenin kaçamadığı bölgeyi sınırlayan kuşağa ‘’olay ufku’’ denir. Olay ufku, şu anki hiçbir yasa ve gözlem türüyle fiziksel olarak inceleme yapamayacağımız uzay parçasıdır. Bir kara delik madde yuttukça olay ufkunu genişletir. Bunun sonucunda da olay ufku genişledikçe daha güçlü çekim alanına sahip olur. Şu anki hiçbir teknoloji olay ufkunu gözlemleyebilmek için yeterli değil. Öyle ki bir gözlemci olay ufkuna kadar yaklaşabilmiş olsaydı, hiçbir somut izlenim veya somut bir değişim hissedemeyecekti. Herhangi bir geri dönme
girişiminde bulunduğunda ise artık buradan çıkış olmadığını fark edecekti. Olay ufkunu, akıntısı çok güçlü olan bir denizde, akıntıdan haberi olmayan bir yüzücünün durumuna benzetebiliriz. Bunlara ek olarak, iki tane gözlemci düşünelim. Biri olay ufkunun sınırına yaklaşmış olsun, diğeri ise kara delikten uzaktaki bir gözlemci olsun. Ufuk sınırında olan gözlemci, diğer gözlemciye kıyasla zamanın tamamen farklı aktığını fark edecektir. Uzaktaki gözlemci de tam tersi zamanın daha yavaş aktığını fark edecektir. Kara deliğin ‘’tekilliğine’’ yaklaşan bir gözlemciyi etkilemeye başlayan etkilere ‘’gelgit etkileri’’ denir. Bu etkiler kütleçekim alanının düzenli bir atmosferden oluşmaması (homojen olmaması) nedeniyle nesnenin doğal biçimini kaybetmesine sebep olurlar. Bu ‘’gelgit etkileri bölgesi’’ dev kara deliklerde (Supermassive Black Holes) tümüyle olay ufkunda yer alır. Fakat ‘’yıldızsal kara delik’’ (Stellar Black Hole) olay ufkunun da sınırlarını aşacak etkilerde bulunur. Örneğin, yıldızsal kara deliğe yaklaşacak olan bir gözlemci daha olay ufkuna bile yaklaşamadan parçalanacakken, dev kara deliğe yaklaşan bir gözlemci, ‘’gelgit etkileri’’ ile yok edilecek olmasıyla birlikte, olay ufkuna bir güçlükle karşılaşmadan giriş yapacaktır. *Phoenix Evreni: Henüz hakkında çok fazla araştırma yok, yazılı kaynaklara veya makalelere çok zor ulaşılıyor. Sadece araştırmacıların ''olabilir'' şeklinde öne sürdüğü bir fikirden ibaret.
Not: Kaynakları, yazının tüm partları bittiğinde en sona yazacağım.
Son düzenleme:
