Uzay gezegenleri kara delikler. Bilinen evrendeki en büyük kara delik

S. TRANKOVSKY

Akademisyen V.L. Ginzburg, modern fizik ve astrofiziğin en önemli ve ilginç problemleri arasında kara deliklerle ilgili konuları sıraladı (bkz. “Bilim ve Yaşam” No. 11, 12, 1999). Bu tuhaf nesnelerin varlığı iki yüz yıldan daha uzun bir süre önce tahmin edilmişti, oluşumlarına yol açan koşullar 20. yüzyılın 30'lu yıllarının sonlarında kesin olarak hesaplanmıştı ve astrofizik onları kırk yıldan daha kısa bir süre önce ciddi şekilde incelemeye başlamıştı. Bugün dünyanın her yerindeki bilimsel dergilerde kara deliklerle ilgili her yıl binlerce makale yayınlanıyor.

Kara deliğin oluşumu üç şekilde gerçekleşebilir.

Çöken bir kara deliğin yakınında meydana gelen süreçleri bu şekilde tasvir etmek gelenekseldir. Zaman geçtikçe (Y), etrafındaki boşluk (X) (gölgeli alan) küçülerek tekilliğe doğru koşuyor.

Bir kara deliğin çekim alanı, uzayın geometrisinde ciddi bozulmalara neden olur.

Teleskopla görülemeyen bir kara delik, kendisini yalnızca kütleçekim etkisiyle ortaya çıkarır.

Bir kara deliğin güçlü çekim alanında parçacık-antiparçacık çiftleri doğar.

Laboratuvarda bir parçacık-antiparçacık çiftinin doğuşu.

NASIL ORTAYA ÇIKIYORLAR

Yoğunluğu Dünya'nınki kadar olan ve çapı Güneş'in çapından iki yüz elli kat daha büyük olan nurlu bir gök cismi, çekim kuvveti nedeniyle ışığının bize ulaşmasına izin vermez. Dolayısıyla Evrendeki en büyük ışıklı cisimlerin tam da büyüklüklerinden dolayı görünmez kalması mümkündür.
Pierre Simon Laplace.
Dünya sisteminin sergilenmesi. 1796

1783 yılında İngiliz matematikçi John Mitchell ve on üç yıl sonra ondan bağımsız olarak Fransız gökbilimci ve matematikçi Pierre Simon Laplace çok tuhaf bir çalışma yürüttüler. Işığın yıldızdan kaçamayacağı koşullara baktılar.

Bilim adamlarının mantığı basitti. Herhangi bir astronomik nesne (gezegen veya yıldız) için, kaçış hızını veya herhangi bir cisim veya parçacığın onu sonsuza kadar terk etmesine izin veren ikinci kozmik hızı hesaplamak mümkündür. Ve o zamanın fiziğinde, ışığın parçacıkların akışı olduğunu söyleyen Newton'un teorisi üstün geliyordu (elektromanyetik dalgalar ve kuantum teorisi hâlâ neredeyse yüz elli yıl uzaktaydı). Parçacıkların kaçış hızı, gezegenin yüzeyindeki potansiyel enerji ile sonsuz büyük bir mesafeye "kaçan" bir cismin kinetik enerjisinin eşitliğine dayanarak hesaplanabilir. Bu hız #1# formülüyle belirlenir.

Nerede M- uzay nesnesinin kütlesi, R- yarıçapı, G- yerçekimi sabiti.

Bundan, belirli bir kütleye sahip bir cismin yarıçapını (daha sonra "yerçekimi yarıçapı" olarak anılacaktır) kolaylıkla elde edebiliriz. R g"), burada kaçış hızı ışık hızına eşittir:

Bu, bir yıldızın yarıçaplı bir küreye sıkıştırıldığı anlamına gelir R G< 2GM/C 2 yaymayı bırakacak - ışık onu bırakamayacak. Evrende bir kara delik ortaya çıkacak.

Güneş'in (kütlesi 2,1033 g) yaklaşık 3 kilometrelik bir yarıçapa kadar daralması durumunda kara deliğe dönüşeceğini hesaplamak kolaydır. Maddesinin yoğunluğu 10 16 g/cm3'e ulaşacaktır. Bir kara deliğe sıkıştırılan Dünya'nın yarıçapı yaklaşık bir santimetreye düşecektir.

Doğada bir yıldızı bu kadar önemsiz bir boyuta sıkıştırabilecek güçlerin olabileceği inanılmaz görünüyordu. Bu nedenle, Mitchell ve Laplace'ın çalışmalarından elde edilen sonuçların yüz yıldan fazla bir süre boyunca fiziksel anlamı olmayan matematiksel bir paradoks olduğu düşünüldü.

Uzayda böyle egzotik bir nesnenin mümkün olduğuna dair kesin matematiksel kanıt ancak 1916'da elde edildi. Alman gökbilimci Karl Schwarzschild, Albert Einstein'ın genel görelilik teorisinin denklemlerini analiz ettikten sonra ilginç bir sonuç elde etti. Büyük bir cismin yerçekimi alanındaki bir parçacığın hareketini inceledikten sonra şu sonuca vardı: Denklem fiziksel anlamını yitiriyor (çözümü sonsuza dönüyor). R= 0 ve R = R G.

Alanın özelliklerinin anlamsızlaştığı noktalara tekil yani özel denir. Sıfır noktasındaki tekillik, alanın noktasal veya aynı şey olan merkezi simetrik yapısını yansıtır (sonuçta herhangi bir küresel cisim - bir yıldız veya gezegen - maddi bir nokta olarak temsil edilebilir). Ve yarıçaplı küresel bir yüzey üzerinde bulunan noktalar R g, kaçış hızının ışık hızına eşit olduğu yüzeyi oluşturur. Genel görelilik teorisinde buna Schwarzschild tekil küresi veya olay ufku denir (nedeni daha sonra açıklığa kavuşturulacaktır).

Zaten bize tanıdık gelen nesnelerin (Dünya ve Güneş) örneğine dayanarak, kara deliklerin çok tuhaf nesneler olduğu açıktır. Aşırı sıcaklık, yoğunluk ve basınç değerlerinde maddeyle ilgilenen gökbilimciler bile bunların çok egzotik olduğunu düşünüyor ve yakın zamana kadar herkes onların varlığına inanmıyordu. Ancak kara deliklerin oluşma ihtimaline dair ilk işaretler, A. Einstein'ın 1915'te oluşturduğu genel görelilik teorisinde zaten mevcuttu. Görelilik teorisinin ilk yorumcularından ve popülerleştiricilerinden biri olan İngiliz gökbilimci Arthur Eddington, 30'lu yıllarda yıldızların iç yapısını tanımlayan bir denklem sistemi türetmiştir. Onlardan, yıldızın, zıt yönlü yerçekimi kuvvetlerinin ve yıldızın içindeki sıcak plazma parçacıklarının hareketinin yarattığı iç basıncın ve derinliklerinde oluşan radyasyon basıncının etkisi altında dengede olduğu sonucu çıkar. Bu, yıldızın, merkezinde yüksek bir sıcaklığın bulunduğu, çevreye doğru giderek azalan bir gaz topu olduğu anlamına gelir. Özellikle denklemlerden Güneş'in yüzey sıcaklığının yaklaşık 5500 derece olduğu (bu, astronomik ölçüm verileriyle oldukça tutarlıydı) ve merkezinde yaklaşık 10 milyon derece olması gerektiği sonucu çıktı. Bu, Eddington'un kehanet niteliğinde bir sonuç çıkarmasına izin verdi: Bu sıcaklıkta, Güneş'in parlamasını sağlamaya yetecek kadar termonükleer bir reaksiyon "ateşlenir". O zamanın atom fizikçileri bu görüşe katılmıyorlardı. Onlara yıldızın derinlikleri çok "soğuk" gibi geldi: oradaki sıcaklık reaksiyonun "gitmesi" için yeterli değildi. Buna öfkeli teorisyen şöyle cevap verdi: "Daha sıcak bir yer arayın!"

Ve sonunda haklı olduğu ortaya çıktı: yıldızın merkezinde gerçekten bir termonükleer reaksiyon meydana geliyor (başka bir şey de, termonükleer füzyon hakkındaki fikirlere dayanan sözde "standart güneş modeli" nin görünüşe göre ortaya çıkmasıdır) yanlış - örneğin bkz. “Bilim ve yaşam” No. 2, 3, 2000). Ancak yine de yıldızın merkezinde reaksiyon meydana gelir, yıldız parlar ve ortaya çıkan radyasyon onu stabil bir durumda tutar. Ancak yıldızdaki nükleer "yakıt" tükenir. Enerji salınımı durur, radyasyon söner ve yer çekimini kısıtlayan kuvvet ortadan kalkar. Bir yıldızın kütlesinin bir sınırı vardır ve bu sınırdan sonra yıldız geri dönülemez biçimde küçülmeye başlar. Hesaplamalar, bunun yıldızın kütlesinin iki ila üç güneş kütlesini aşması durumunda meydana geldiğini gösteriyor.

YERÇEKİMİ ÇÖKÜŞÜ

İlk başta yıldızın büzülme hızı küçüktür ancak yerçekimi kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğundan hızı sürekli artar. Sıkıştırma geri döndürülemez hale gelir; kendi yerçekimine karşı koyabilecek hiçbir kuvvet yoktur. Bu sürece yerçekimsel çöküş denir. Yıldız kabuğunun merkeze doğru hareket hızı artarak ışık hızına yaklaşır. Ve burada görelilik teorisinin etkileri rol oynamaya başlıyor.

Kaçış hızı, ışığın doğası hakkındaki Newtoncu fikirlere dayanılarak hesaplandı. Genel görelilik açısından bakıldığında, çöken bir yıldızın yakınındaki olaylar biraz farklı şekilde meydana gelir. Güçlü yerçekimi alanında, kütleçekimsel kırmızıya kayma adı verilen bir olay meydana gelir. Bu, büyük bir nesneden gelen radyasyonun frekansının daha düşük frekanslara doğru kaydığı anlamına gelir. Limitte, Schwarzschild küresinin sınırında radyasyon frekansı sıfır olur. Yani onun dışında bulunan bir gözlemci içeride olup bitenler hakkında hiçbir şey öğrenemeyecektir. Schwarzschild küresine olay ufku denmesinin nedeni budur.

Ancak frekansın azaltılması, zamanın yavaşlamasına eşittir ve frekans sıfıra düştüğünde zaman durur. Bu, dışarıdaki bir gözlemcinin çok tuhaf bir tabloyla karşılaşacağı anlamına gelir: Artan ivmeyle düşen bir yıldızın kabuğu, ışık hızına ulaşmak yerine durur. Onun bakış açısına göre, yıldızın büyüklüğü kütleçekimsel boyuta yaklaştığında sıkışma duracaktır.
bizim. Tek bir parçacığın bile Schwarzschiel küresinin altına "daldığını" görmeyecek. Ancak kara deliğe düşen varsayımsal bir gözlemci için her şey onun gözetiminde birkaç dakika içinde sona erecektir. Böylece Güneş büyüklüğündeki bir yıldızın çekimsel çökme süresi 29 dakika olacakken, çok daha yoğun ve kompakt bir nötron yıldızının çökmesi saniyenin yalnızca 1/20.000'i kadar sürecektir. Ve burada bir kara deliğin yakınındaki uzay-zamanın geometrisiyle ilgili sorunlarla karşı karşıya.

Gözlemci kendisini kavisli bir uzayda bulur. Yerçekimi yarıçapının yakınında, yerçekimi kuvvetleri sonsuz büyüklükte olur; roketi astronot-gözlemciyle birlikte sonsuz uzunlukta sonsuz ince bir iplik halinde uzatırlar. Ancak kendisi bunu fark etmeyecektir: Tüm deformasyonları, uzay-zaman koordinatlarının çarpıklıklarına karşılık gelecektir. Bu düşünceler elbette ideal, varsayımsal bir duruma atıfta bulunmaktadır. Herhangi bir gerçek cisim, Schwarzschild küresine yaklaşmadan çok önce gelgit kuvvetleri tarafından parçalanacaktır.

KARA DELİKLERİN BOYUTLARI

Bir kara deliğin boyutu, daha doğrusu Schwarzschild küresinin yarıçapı, yıldızın kütlesiyle orantılıdır. Astrofizik bir yıldızın boyutuna herhangi bir kısıtlama getirmediğinden, bir kara delik keyfi olarak büyük olabilir. Örneğin, 108 güneş kütlesi kütlesine sahip bir yıldızın çöküşü sırasında (veya yüzbinlerce, hatta milyonlarca nispeten küçük yıldızın birleşmesinden dolayı) ortaya çıktıysa, yarıçapı yaklaşık 300 milyon kilometre olacaktır, Dünya yörüngesinin iki katı. Ve böyle bir devin maddesinin ortalama yoğunluğu suyun yoğunluğuna yakındır.

Görünüşe göre bunlar galaksilerin merkezlerinde bulunan türden kara delikler. Her halükarda, gökbilimciler bugün yaklaşık elli galaksi sayarlar; bunların merkezlerinde, dolaylı kanıtlara göre (aşağıda tartışılmıştır), yaklaşık bir milyar (10 9) güneş kütlesine sahip kara delikler bulunur. Görünüşe göre Galaksimizin de kendi kara deliği var; Kütlesi oldukça doğru bir şekilde tahmin edildi - 2.4. 10 6 Güneş kütlesinin ±%10'u.

Teori, bu tür süperdevlerin yanı sıra, yaklaşık 1014 g kütleli ve yaklaşık 10-12 cm yarıçaplı (atom çekirdeği büyüklüğünde) kara mini deliklerin de ortaya çıkması gerektiğini öne sürüyor. Evrenin varlığının ilk anlarında, devasa enerji yoğunluğuna sahip uzay-zamanın çok güçlü homojensizliğinin bir tezahürü olarak ortaya çıkabilirler. Bugün araştırmacılar, güçlü çarpıştırıcılarda (çarpışan ışınları kullanan hızlandırıcılarda) Evren'de o dönemde var olan koşulların farkına varıyorlar. Bu yılın başlarında CERN'de yapılan deneyler, temel parçacıkların ortaya çıkmasından önce var olan kuark-gluon plazma maddesini üretti. Maddenin bu durumuna ilişkin araştırmalar Amerika hızlandırıcı merkezi Brookhaven'da devam ediyor. Parçacıkları, hızlandırıcıdan bir buçuk ila iki kat daha yüksek enerjilere kadar hızlandırma yeteneğine sahiptir.
CERN. Yaklaşan deney ciddi endişelere neden oldu: Uygulanması sırasında uzayımızı bükecek ve Dünya'yı yok edecek bir mini kara delik ortaya çıkacak mı?

Bu korku o kadar güçlü yankı buldu ki, ABD hükümeti bu olasılığı incelemek üzere yetkili bir komisyon toplamak zorunda kaldı. Önde gelen araştırmacılardan oluşan bir komisyon şu sonuca vardı: Hızlandırıcının enerjisi bir kara deliğin ortaya çıkması için çok düşük (bu deney Science and Life dergisinin 3, 2000 sayısında anlatılmıştır).

GÖRÜNMEYENİ NASIL GÖRÜRÜZ

Kara delikler hiçbir şey yaymaz, hatta ışık bile yaymaz. Ancak gökbilimciler onları görmeyi, daha doğrusu bu rol için “aday” bulmayı öğrendiler. Kara deliği tespit etmenin üç yolu vardır.

1. Yıldızların belirli bir ağırlık merkezi etrafında kümeler halinde dönüşünü izlemek gerekir. Bu merkezde hiçbir şey olmadığı ve yıldızların boş bir alanın etrafında döndüğü ortaya çıkarsa, oldukça emin bir şekilde şunu söyleyebiliriz: Bu "boşlukta" bir kara delik var. Galaksimizin merkezinde bir kara deliğin varlığı bu temelde varsayıldı ve kütlesi tahmin edildi.

2. Bir kara delik aktif olarak çevredeki uzaydan maddeyi kendi içine çeker. Yıldızlararası toz, gaz ve yakındaki yıldızlardan gelen maddeler bir spiral halinde üzerine düşerek Satürn'ün halkasına benzer bir birikim diski oluşturur. (Bu tam olarak Brookhaven deneyindeki korkuluktur: Hızlandırıcıda ortaya çıkan mini kara delik Dünya'yı kendi içine çekmeye başlayacaktır ve bu süreç hiçbir kuvvet tarafından durdurulamaz.) Schwarzschild küresine yaklaşırken parçacıklar deneyimler hızlanır ve X-ışını aralığında yayılmaya başlar. Bu radyasyon, bir sinkrotronda hızlandırılan parçacıkların iyi çalışılmış radyasyonuna benzer karakteristik bir spektruma sahiptir. Ve eğer böyle bir radyasyon Evrenin bir bölgesinden geliyorsa, orada bir kara delik olması gerektiğini güvenle söyleyebiliriz.

3. İki kara delik birleştiğinde yerçekimi radyasyonu meydana gelir. Her birinin kütlesi yaklaşık on güneş kütlesi kadarsa, birkaç saat içinde birleştiklerinde toplam kütlelerinin %1'ine eşdeğer enerjinin yerçekimsel dalgalar şeklinde açığa çıkacağı hesaplanıyor. Bu, Güneş'in tüm varlığı boyunca - beş milyar yıl - yaydığı ışık, ısı ve diğer enerjiden bin kat daha fazladır. Şu anda Amerika ve Avrupa'da Rus araştırmacıların katılımıyla inşa edilen yerçekimsel dalga gözlemevleri LIGO ve diğerlerinin yardımıyla yerçekimsel radyasyonu tespit etmeyi umuyorlar (bkz. “Bilim ve Yaşam” No. 5, 2000).

Ve yine de, gökbilimcilerin kara deliklerin varlığına dair hiçbir şüpheleri olmasa da, hiç kimse bunlardan tam olarak birinin uzayda belirli bir noktada bulunduğunu kategorik olarak iddia etmeye cesaret edemiyor. Bilimsel etik ve araştırmacının dürüstlüğü, sorulan soruya tutarsızlıklara tolerans göstermeyen açık bir yanıt gerektirir. Görünmez bir nesnenin kütlesini tahmin etmek yeterli değildir; yarıçapını ölçmeniz ve Schwarzschild yarıçapını aşmadığını göstermeniz gerekir. Ve Galaksimizde bile bu sorun henüz çözülemez. Bilim adamlarının keşiflerini bildirirken belirli bir kısıtlama göstermelerinin nedeni budur ve bilimsel dergiler kelimenin tam anlamıyla teorik çalışma raporlarıyla ve gizemlerine ışık tutabilecek etkilerin gözlemleriyle doludur.

Ancak kara deliklerin teorik olarak tahmin edilen ve onları görmeyi mümkün kılabilecek bir özelliği daha var. Ancak bir şartla: Kara deliğin kütlesi Güneş'in kütlesinden çok daha az olmalıdır.

KARA DELİK AYRICA “BEYAZ” OLABİLİR

Uzun bir süre, kara delikler karanlığın vücut bulmuş hali olarak kabul edildi; boşlukta, maddenin emilmediği durumlarda hiçbir şey yaymayan nesneler. Ancak 1974'te ünlü İngiliz teorisyen Stephen Hawking, kara deliklere bir sıcaklık atanabileceğini ve bu nedenle ışıma yapmaları gerektiğini gösterdi.

Kuantum mekaniğinin kavramlarına göre, boşluk boşluk değil, bir tür "uzay-zaman köpüğü", sanal (bizim dünyamızda gözlemlenemeyen) parçacıkların bir karışımıdır. Bununla birlikte, kuantum enerji dalgalanmaları, bir parçacık-antiparçacık çiftini boşluktan "fırlatabilir". Örneğin iki veya üç gama kuantının çarpışmasında bir elektron ve bir pozitron sanki yoktan var olacak. Bu ve benzeri olaylar laboratuvarlarda defalarca gözlemlenmiştir.

Kara deliklerin radyasyon süreçlerini belirleyen kuantum dalgalanmalarıdır. Enerjileri olan bir çift parçacık ise e Ve -E(çiftin toplam enerjisi sıfırdır) Schwarzschild küresinin yakınında meydana gelirse, parçacıkların sonraki kaderi farklı olacaktır. Neredeyse anında yok olabilirler veya birlikte olay ufkunun altına gidebilirler. Bu durumda kara deliğin durumu değişmeyecektir. Ancak ufkun altına yalnızca bir parçacık girerse, gözlemci bir başkasını kaydedecek ve ona bu parçacık bir kara delik tarafından üretilmiş gibi görünecektir. Aynı zamanda enerjili bir parçacığı emen bir kara delik -E, enerjinizi azaltacak ve enerjiyle e- artacak.

Hawking, tüm bu süreçlerin meydana geldiği hızları hesapladı ve şu sonuca vardı: Negatif enerjiye sahip parçacıkların absorbe edilme olasılığı daha yüksektir. Bu, kara deliğin enerji ve kütle kaybettiği, buharlaştığı anlamına gelir. Ayrıca tamamen siyah bir cisim olarak sıcaklık yayar. T = 6 . 10 -8 Mİle / M Kelvin, nerede M c - Güneş'in kütlesi (2,10 33 g), M- kara deliğin kütlesi. Bu basit ilişki, kütlesi Güneş'in altı katı olan bir kara deliğin sıcaklığının, derecenin yüz milyonda birine eşit olduğunu göstermektedir. Bu kadar soğuk bir cismin neredeyse hiçbir şey yaymadığı açıktır ve yukarıdaki akıl yürütmelerin tümü geçerliliğini korumaktadır. Mini delikler başka bir konudur. 10 14 -10 30 gramlık bir kütle ile onbinlerce dereceye kadar ısıtıldıklarını ve akkor haline geldiklerini görmek kolaydır! Bununla birlikte, kara deliklerin özellikleriyle herhangi bir çelişki olmadığını hemen belirtmek gerekir: bu radyasyon, Schwarzschild küresinin altındaki bir katman tarafından değil, üstündeki bir katman tarafından yayılır.

Böylece, sonsuza dek donmuş bir nesne gibi görünen kara delik, er ya da geç buharlaşarak kaybolur. Üstelik "kilo verdikçe" buharlaşma hızı da artıyor ama yine de çok uzun sürüyor. 10-15 milyar yıl önce Büyük Patlama'nın hemen ardından ortaya çıkan 10 14 gram ağırlığındaki mini deliklerin zamanımıza kadar tamamen buharlaşması gerektiği tahmin ediliyor. Yaşamın son aşamasında sıcaklıkları devasa değerlere ulaşır, bu nedenle buharlaşma ürünleri son derece yüksek enerjiye sahip parçacıklar olmalıdır. Belki de Dünya atmosferinde yaygın hava sağanakları oluşturanlar bunlardır - EAS. Her durumda, anormal derecede yüksek enerjiye sahip parçacıkların kökeni, kara deliklerin fiziğindeki daha az heyecan verici olmayan sorularla yakından ilişkilendirilebilecek bir başka önemli ve ilginç sorundur.

« Bilim kurgu faydalı olabilir; hayal gücünü harekete geçirir ve gelecek korkusunu hafifletir. Ancak bilimsel gerçekler çok daha şaşırtıcı olabilir. Bilimkurgu, kara delik gibi şeylerin varlığını asla hayal bile etmemişti»
Stephen Hawking

Evrenin derinliklerinde insanlar için saklı sayısız gizem ve sır vardır. Bunlardan biri kara deliklerdir; insanlığın en büyük beyinlerinin bile anlayamadığı nesneler. Yüzlerce astrofizikçi kara deliklerin doğasını ortaya çıkarmaya çalışıyor ancak şu aşamada onların varlığını pratikte bile kanıtlamış değiliz.

Film yönetmenleri filmlerini onlara ithaf ediyor ve sıradan insanlar arasında kara delikler o kadar kült bir olgu haline geldi ki, dünyanın sonu ve kaçınılmaz ölümle özdeşleştirildiler. Onlardan korkulur ve nefret edilir, ama aynı zamanda Evrenin bu tuhaf parçalarının kendi içlerinde gizlediği bilinmeyenler tarafından putlaştırılır ve tapınılırlar. Katılıyorum, bir kara delik tarafından yutulmak çok romantik bir şey. Onların yardımıyla bu mümkün ve aynı zamanda bizim için rehber olabilirler.

Sarı basın sıklıkla kara deliklerin popülaritesine dair spekülasyonlar yapıyor. Süper kütleli bir kara delikle başka bir çarpışma nedeniyle dünyanın sonu ile ilgili gazetelerde manşet bulmak sorun değil. Daha da kötüsü, nüfusun okuma yazma bilmeyen kesiminin her şeyi ciddiye alması ve gerçek bir paniğe yol açmasıdır. Biraz netlik kazandırmak için kara deliklerin keşfinin kökenlerine doğru bir yolculuğa çıkacağız ve bunun ne olduğunu ve ona nasıl yaklaşacağımızı anlamaya çalışacağız.

Görünmez yıldızlar

Modern fizikçiler, Evrenimizin yapısını Einstein'ın 20. yüzyılın başında insanlığa özenle sunduğu görelilik teorisini kullanarak tanımlıyorlar. Einstein'ın teorisi de dahil olmak üzere bildiğimiz tüm fizik yasalarının artık geçerli olmadığı olay ufkunda kara delikler daha da gizemli hale gelir. Bu harika değil mi? Ayrıca kara deliklerin varlığına ilişkin varsayım, Einstein'ın kendisi doğmadan çok önce dile getirilmişti.

1783 yılında İngiltere'de bilimsel faaliyetlerde önemli bir artış yaşandı. O zamanlar bilim din ile yan yana yürüyordu, birbirleriyle iyi geçiniyorlardı ve bilim adamları artık sapkın sayılmıyorlardı. Üstelik rahipler bilimsel araştırmalarla da meşguldü. Tanrı'nın bu hizmetkarlarından biri, yalnızca varoluş sorularını değil aynı zamanda tamamen bilimsel sorunları da merak eden İngiliz papaz John Michell'di. Michell çok unvanlı bir bilim insanıydı: Başlangıçta kolejlerden birinde matematik ve antik dilbilim öğretmeniydi ve daha sonra bir dizi keşif için Londra Kraliyet Cemiyeti'ne kabul edildi.

John Michell sismoloji okudu ama boş zamanlarında sonsuzluk ve evren hakkında düşünmeyi seviyordu. Evrenin derinliklerinde bir yerde, çok güçlü yerçekimine sahip süper kütleli cisimlerin olabileceği ve böyle bir cismin yerçekimi kuvvetinin üstesinden gelmek için eşit veya daha yüksek bir hızda hareket etmenin gerekli olduğu fikrini bu şekilde ortaya çıkardı. ışık hızından daha hızlı. Eğer böyle bir teoriyi doğru kabul edersek, ışık bile ikinci bir kaçış hızı (bırakan cismin yerçekimsel çekiminin üstesinden gelmek için gereken hız) geliştiremeyecektir, dolayısıyla böyle bir cisim çıplak gözle görülemez kalacaktır.

Michell yeni teorisine "karanlık yıldızlar" adını verdi ve aynı zamanda bu tür nesnelerin kütlesini hesaplamaya çalıştı. Bu konudaki düşüncelerini Londra Kraliyet Cemiyeti'ne yazdığı açık bir mektupta dile getirdi. Ne yazık ki o günlerde bu tür araştırmaların bilim açısından özel bir değeri yoktu, bu nedenle Michell'in mektubu arşivlere gönderildi. Sadece iki yüz yıl sonra, 20. yüzyılın ikinci yarısında, antik kütüphanede özenle saklanan binlerce kayıt arasında keşfedildi.

Kara deliklerin varlığına dair ilk bilimsel kanıt

Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi yayınlandıktan sonra matematikçiler ve fizikçiler, Alman bilim adamının sunduğu ve bize Evrenin yapısı hakkında birçok yeni şey anlatması beklenen denklemleri ciddi şekilde çözmeye başladılar. Alman gökbilimci ve fizikçi Karl Schwarzschild 1916'da aynı şeyi yapmaya karar verdi.

Bilim adamı, hesaplamalarını kullanarak kara deliklerin varlığının mümkün olduğu sonucuna vardı. Aynı zamanda, daha sonra romantik bir ifade olan "olay ufku" olarak adlandırılan şeyi - bir kara deliğin uzay-zamanının hayali sınırı, geçtikten sonra geri dönüşü olmayan bir noktayı - tanımlayan ilk kişiydi. Olay ufkundan ışık dahil hiçbir şey kaçamaz. Olay ufkunun ötesinde, bildiğimiz fizik yasalarının artık geçerli olmadığı sözde "tekillik" meydana gelir.

Teorisini geliştirmeye ve denklemleri çözmeye devam eden Schwarzschild, kendisi ve dünya için kara deliklerin yeni sırlarını keşfetti. Böylece kütlesinin yoğunlaştığı kara deliğin merkezinden olay ufkuna kadar olan mesafeyi yalnızca kağıt üzerinde hesaplayabildi. Schwarzschild bu mesafeye yerçekimi yarıçapı adını verdi.

Schwarzschild'in çözümlerinin matematiksel olarak son derece doğru olmasına ve çürütülememesine rağmen, 20. yüzyılın başlarındaki bilim camiası böylesine şok edici bir keşfi hemen kabul edemedi ve kara deliklerin varlığı, her yıl ortaya çıkan bir fantezi olarak bir kenara bırakıldı. ara sıra görelilik teorisinde. Sonraki on beş yıl boyunca kara deliklerin varlığına yönelik uzay araştırmaları yavaş ilerledi ve Alman fizikçinin teorisinin yalnızca birkaç taraftarı bu konuyla meşgul oldu.

Yıldızlar karanlığı doğuruyor

Einstein'ın denklemleri çözüldükten sonra, evrenin yapısını anlamak için çıkarılan sonuçları kullanmanın zamanı gelmişti. Özellikle yıldızların evrimi teorisinde. Dünyamızda hiçbir şeyin sonsuza kadar süremeyeceği bir sır değil. Yıldızların bile insanlardan daha uzun da olsa kendi yaşam döngüleri vardır.

Yıldızların evrimi ile ciddi olarak ilgilenen ilk bilim adamlarından biri, Hindistan yerlisi olan genç astrofizikçi Subramanyan Chandrasekhar'dı. 1930'da yıldızların sözde iç yapılarını ve yaşam döngülerini açıklayan bilimsel bir çalışma yayınladı.

Zaten 20. yüzyılın başında, bilim adamları yerçekimsel sıkıştırma (yerçekimi çöküşü) gibi bir olguyu tahmin ettiler. Yaşamının belirli bir noktasında yıldız, çekim kuvvetlerinin etkisi altında muazzam bir hızla büzülmeye başlar. Kural olarak, bu bir yıldızın ölümü anında gerçekleşir, ancak yerçekimsel çöküş sırasında sıcak bir topun varlığını sürdürmenin birkaç yolu vardır.

Chandrasekhar'ın bilimsel danışmanı, zamanında saygın bir teorik fizikçi olan Ralph Fowler, kütleçekimsel çöküş sırasında herhangi bir yıldızın daha küçük ve daha sıcak bir yıldıza, bir beyaz cüceye dönüştüğünü varsaydı. Ancak öğrencinin, geçen yüzyılın başında çoğu fizikçi tarafından paylaşılan öğretmenin teorisini "kırdığı" ortaya çıktı. Genç bir Kızılderili'nin çalışmasına göre, bir yıldızın ölümü onun başlangıçtaki kütlesine bağlı. Örneğin, yalnızca kütlesi Güneş'in kütlesinin 1,44 katını geçmeyen yıldızlar beyaz cüce olabilirler. Bu sayıya Chandrasekhar sınırı adı verildi. Yıldızın kütlesi bu sınırı aşarsa tamamen farklı bir şekilde ölür. Belirli koşullar altında, ölüm anında böyle bir yıldız, yeni bir nötron yıldızına yeniden doğabilir - modern Evrenin bir başka gizemi. Görelilik teorisi bize başka bir seçenek daha söylüyor; yıldızın çok küçük değerlere sıkıştırılması ve eğlencenin başladığı yer burası.

1932'de bilimsel dergilerden birinde, SSCB'den parlak fizikçi Lev Landau'nun, süper kütleli bir yıldızın çöküşü sırasında sonsuz küçük yarıçaplı ve sonsuz kütleli bir noktaya sıkıştırıldığını öne sürdüğü bir makale yayınlandı. Hazırlıksız bir kişinin bakış açısından böyle bir olayı hayal etmek çok zor olmasına rağmen Landau gerçeklerden uzak değildi. Fizikçi ayrıca görelilik teorisine göre böyle bir noktada yerçekiminin o kadar büyük olacağını ve uzay-zamanı bozmaya başlayacağını da öne sürdü.

Astrofizikçiler Landau'nun teorisini beğendiler ve onu geliştirmeye devam ettiler. 1939'da Amerika'da, iki fizikçinin (Robert Oppenheimer ve Hartland Snyder) çabaları sayesinde, süper kütleli bir yıldızın çöküş anında ayrıntılı olarak açıklanan bir teori ortaya çıktı. Böyle bir olayın sonucunda gerçek bir kara deliğin ortaya çıkması gerekirdi. Argümanların ikna ediciliğine rağmen, bilim adamları bu tür cisimlerin var olma olasılığını ve yıldızların onlara dönüşme olasılığını inkar etmeye devam ettiler. Einstein bile bir yıldızın bu kadar olağanüstü dönüşümler gerçekleştiremeyeceğine inanarak bu fikirden uzaklaştı. Diğer fizikçiler ise bu tür olayların olasılığını saçma olarak nitelendirerek açıklamalarını eksik etmediler.
Ancak bilim her zaman gerçeğe ulaşır, sadece biraz beklemek gerekiyor. Ve böylece oldu.

Evrendeki en parlak nesneler

Dünyamız bir paradokslar koleksiyonudur. Bazen içinde bir arada var olması her türlü mantığa meydan okuyan şeyler bir arada bulunur. Örneğin, "kara delik" terimi normal bir insan tarafından "inanılmaz derecede parlak" ifadesiyle ilişkilendirilmez, ancak geçen yüzyılın 60'lı yılların başlarında yapılan bir keşif, bilim adamlarının bu ifadenin yanlış olduğunu düşünmesine olanak sağladı.

Astrofizikçiler teleskopların yardımıyla yıldızlı gökyüzünde, sıradan yıldızlara benzemelerine rağmen çok tuhaf davranan, şimdiye kadar bilinmeyen nesneler keşfetmeyi başardılar. Amerikalı bilim adamı Martin Schmidt, bu garip armatürleri incelerken, verileri diğer yıldızların taranmasından farklı sonuçlar gösteren spektrografilerine dikkat çekti. Basitçe söylemek gerekirse bu yıldızlar alışık olduğumuz diğer yıldızlara benzemiyordu.

Aniden Schmidt'in aklına geldi ve spektrumda kırmızı aralıkta bir değişiklik olduğunu fark etti. Bu nesnelerin bizden gökyüzünde gözlemlemeye alışkın olduğumuz yıldızlardan çok daha uzakta olduğu ortaya çıktı. Örneğin, Schmidt'in gözlemlediği nesne gezegenimizden iki buçuk milyar ışıkyılı uzaktaydı, ancak birkaç yüz ışıkyılı uzaklıktaki bir yıldız kadar parlaktı. Böyle bir nesneden gelen ışığın tüm galaksinin parlaklığıyla karşılaştırılabileceği ortaya çıktı. Bu keşif astrofizikte gerçek bir atılımdı. Bilim adamı bu nesneleri "yarı yıldız" veya kısaca "kuasar" olarak adlandırdı.

Martin Schmidt yeni nesneleri incelemeye devam etti ve böylesine parlak bir parıltının yalnızca tek bir nedenden kaynaklanabileceğini buldu: birikim. Yığılma, çevredeki maddenin yerçekimini kullanarak süper kütleli bir cisim tarafından emilmesi sürecidir. Bilim adamı, kuasarların merkezinde, kendisini çevreleyen maddeyi inanılmaz bir kuvvetle çeken devasa bir kara deliğin olduğu sonucuna vardı. Madde delik tarafından emildikçe parçacıklar muazzam hızlara ulaşır ve parlamaya başlar. Bir kara deliğin etrafındaki bir tür parlak kubbeye birikim diski denir. Bunun görselleştirilmesi, Christopher Nolan'ın Interstellar adlı filminde çok iyi bir şekilde gösterildi ve birçok soruyu gündeme getirdi: "Bir kara delik nasıl parlayabilir?"

Bugüne kadar bilim insanları yıldızlı gökyüzünde binlerce kuasar buldu. Bu garip, inanılmaz derecede parlak nesnelere Evrenin işaretleri denir. Evrenin yapısını biraz daha iyi hayal etmemizi ve her şeyin başladığı ana yaklaşmamızı sağlıyorlar.

Her ne kadar astrofizikçiler uzun yıllardır Evrende süper kütleli görünmez nesnelerin varlığına dair dolaylı kanıtlar elde ediyor olsalar da, “kara delik” terimi 1967 yılına kadar mevcut değildi. Karmaşık isimlerden kaçınmak için Amerikalı fizikçi John Archibald Wheeler bu tür nesnelere "kara delik" adını vermeyi önerdi. Neden? Bir dereceye kadar siyahlar çünkü onları göremiyoruz. Üstelik her şeyi çekiyorlar, tıpkı gerçek bir deliğe düştüğünüz gibi onların içine düşebilirsiniz. Ve modern fizik yasalarına göre böyle bir yerden çıkmak kesinlikle imkansızdır. Ancak Stephen Hawking, bir kara deliğin içinden geçerken başka bir Evrene, başka bir dünyaya gidebileceğinizi ve bunun umut olduğunu iddia ediyor.

Sonsuzluk Korkusu

Kara deliklerin aşırı gizemi ve romantikleştirilmesi nedeniyle bu nesneler insanlar arasında gerçek bir korku hikayesine dönüştü. Magazin basını, nüfusun cehaleti hakkında spekülasyon yapmayı seviyor, Güneş sistemini birkaç saat içinde yok edecek devasa bir kara deliğin Dünyamıza doğru nasıl hareket ettiğine veya gezegenimize zehirli gaz dalgaları yaydığına dair harika hikayeler yayınlıyor. .

Avrupa'da 2006 yılında Avrupa Nükleer Araştırma Konseyi (CERN) topraklarında inşa edilen Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın yardımıyla gezegeni yok etme konusu özellikle popüler. Panik dalgası birinin aptalca bir şakası olarak başladı ama kartopu gibi büyüdü. Birisi çarpıştırıcının parçacık hızlandırıcısında gezegenimizi tamamen yutacak bir kara delik oluşabileceğine dair söylenti başlattı. Elbette öfkeli insanlar, olayların bu sonucundan korkarak LHC'deki deneylerin yasaklanmasını talep etmeye başladı. Avrupa Mahkemesi, çarpıştırıcının kapatılmasını ve onu yaratan bilim adamlarının kanunun izin verdiği ölçüde cezalandırılmasını talep eden davalar almaya başladı.

Aslında fizikçiler, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda parçacıklar çarpıştığında kara deliklere benzer özelliklerde nesnelerin ortaya çıkabileceğini, ancak boyutlarının temel parçacık boyutunda olduğunu ve böyle bir "deliğin" var olduğunu inkar etmiyorlar. oluşumlarını bile kaydedemediğimiz kısa bir süre.

İnsanların önündeki cehalet dalgasını dağıtmaya çalışan ana uzmanlardan biri, kara delikler konusunda gerçek bir "guru" olarak kabul edilen ünlü teorik fizikçi Stephen Hawking'dir. Hawking, kara deliklerin birikim disklerinde ortaya çıkan ışığı her zaman absorbe etmediğini ve bir kısmının uzaya saçıldığını kanıtladı. Bu olaya Hawking radyasyonu veya kara delik buharlaşması adı verildi. Hawking ayrıca kara deliğin boyutu ile "buharlaşma" hızı arasında da bir ilişki kurdu; ne kadar küçükse, varolma süresi de o kadar az. Bu, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın tüm rakiplerinin endişelenmemesi gerektiği anlamına gelir: içindeki kara delikler saniyenin milyonda birinde bile hayatta kalamayacak.

Teori pratikte kanıtlanmadı

Ne yazık ki, gelişimin bu aşamasındaki insan teknolojisi, astrofizikçiler ve diğer bilim adamları tarafından geliştirilen teorilerin çoğunu test etmemize izin vermiyor. Bir yandan, kara deliklerin varlığı kağıt üzerinde oldukça ikna edici bir şekilde kanıtlanmış ve her şeyin her değişkene uyduğu formüller kullanılarak çıkarılmıştır. Öte yandan pratikte henüz gerçek bir kara deliği kendi gözlerimizle göremedik.

Tüm anlaşmazlıklara rağmen fizikçiler, her galaksinin merkezinde, yıldızları yerçekimiyle kümeler halinde toplayan ve onları büyük ve dost canlısı bir şirket halinde Evrenin etrafında dolaşmaya zorlayan süper kütleli bir kara deliğin bulunduğunu öne sürüyorlar. Samanyolu galaksimizde çeşitli tahminlere göre 200 ila 400 milyar yıldız bulunmaktadır. Bütün bu yıldızlar, teleskopla göremediğimiz muazzam kütleye sahip bir şeyin yörüngesinde dönüyor. Büyük olasılıkla bir kara deliktir. Ondan korkmalı mıyız? – Hayır, en azından önümüzdeki birkaç milyar yıl içinde değil ama bununla ilgili ilginç bir film daha yapabiliriz.

Uzay araştırmaları konulu popüler bilim filmlerinin yapımına olan ilginin nispeten yakın zamanda artması nedeniyle, modern izleyiciler tekillik veya kara delik gibi fenomenler hakkında çok şey duydu. Bununla birlikte, filmler açıkça bu fenomenin doğasını tam olarak ortaya koymuyor ve hatta bazen daha büyük etki yaratmak için inşa edilmiş bilimsel teorileri çarpıtıyor. Bu nedenle birçok modern insanın bu olgulara ilişkin anlayışı ya tamamen yüzeyseldir ya da tamamen hatalıdır. Ortaya çıkan sorunun çözümlerinden biri, mevcut araştırma sonuçlarını anlamaya çalışacağımız ve kara delik nedir sorusunu cevaplayacağımız bu makaledir.

1784'te İngiliz rahip ve doğa bilimci John Michell, Kraliyet Cemiyeti'ne yazdığı bir mektupta, ikinci kaçış hızının ışık hızını aşacak kadar güçlü bir çekimsel çekime sahip olan varsayımsal bir kütlesel cisimden ilk kez bahsetti. İkinci kaçış hızı, nispeten küçük bir cismin, bir gök cisminin çekim kuvvetini yenmek ve bu cismin etrafındaki kapalı yörüngenin ötesine geçmek için ihtiyaç duyacağı hızdır. Hesaplamalarına göre Güneş yoğunluğunda ve yarıçapı 500 güneş yarıçapına sahip bir cisim, yüzeyinde ışık hızına eşit ikinci bir kozmik hıza sahip olacaktır. Bu durumda, ışık bile böyle bir cismin yüzeyini terk etmeyecek ve bu nedenle bu cisim yalnızca gelen ışığı emecek ve gözlemci için görünmez kalacaktır - karanlık uzayın arka planında bir tür siyah nokta.

Ancak Michell'in süper kütleli cisim kavramı, Einstein'ın çalışmalarına kadar pek ilgi görmemişti. İkincisinin ışık hızını bilgi aktarımının maksimum hızı olarak tanımladığını hatırlayalım. Ayrıca Einstein, yerçekimi teorisini ışık hızına yakın hızlara kadar genişletti (). Sonuç olarak, Newton teorisinin kara deliklere uygulanması artık geçerli değildi.

Einstein'ın denklemi

Genel göreliliğin kara deliklere uygulanması ve Einstein'ın denklemlerinin çözülmesinin bir sonucu olarak, bir kara deliğin ana parametreleri belirlendi ve bunlardan yalnızca üçü vardı: kütle, elektrik yükü ve açısal momentum. Temel monografiyi yaratan Hintli astrofizikçi Subramanian Chandrasekhar'ın önemli katkısını belirtmekte fayda var: "Kara Deliklerin Matematiksel Teorisi."

Böylece Einstein denklemlerinin çözümü dört olası kara delik türü için dört seçenekle sunuluyor:

• Dönmesiz ve şarjsız BH – Schwarzschild çözümü. Einstein'ın denklemlerini kullanan, ancak cismin üç parametresinden ikisini hesaba katmayan kara deliğin ilk tanımlarından biri (1916). Alman fizikçi Karl Schwarzschild'in çözümü, küresel bir kütlesel cismin dış çekim alanının hesaplanmasına olanak tanıyor. Alman bilim adamının kara delik kavramının özelliği, bir olay ufkunun varlığı ve onun arkasına saklanmasıdır. Schwarzschild ayrıca, belirli bir kütleye sahip bir cisim için olay ufkunun yerleştirileceği kürenin yarıçapını belirleyen, kendi adını alan yerçekimi yarıçapını hesaplayan ilk kişiydi.
• Şarjlı dönmeyen BH – Reisner-Nordström çözümü. Bir kara deliğin olası elektrik yükünü dikkate alarak 1916-1918'de ortaya atılan bir çözüm. Bu yük keyfi olarak büyük olamaz ve ortaya çıkan elektriksel itme nedeniyle sınırlıdır. İkincisi yerçekimsel çekimle telafi edilmelidir.
• Döndürmeli ve yüksüz BH - Kerr'in çözümü (1963). Dönen bir Kerr kara deliği, ergosfer adı verilen bir maddenin varlığıyla statik olandan farklıdır (bu ve bir kara deliğin diğer bileşenleri hakkında daha fazlasını okuyun).
• Döndürme ve şarjlı BH - Kerr-Newman çözümü. Bu çözüm 1965 yılında hesaplandı ve kara deliğin üç parametresini de hesaba kattığı için şu anda en eksiksiz çözümdür. Ancak doğada kara deliklerin önemsiz bir yüke sahip olduğu varsayılmaktadır.

Kara delik oluşumu

Bir kara deliğin nasıl oluştuğu ve ortaya çıktığına dair çeşitli teoriler vardır; bunlardan en ünlüsü, yeterli kütleye sahip bir yıldızın yerçekimsel çöküşü sonucu ortaya çıkmasıdır. Böyle bir sıkıştırma, kütlesi üç güneş kütlesinden fazla olan yıldızların evrimini sona erdirebilir. Bu tür yıldızların içindeki termonükleer reaksiyonlar tamamlandıktan sonra, hızla süper yoğunluğa doğru sıkışmaya başlarlar. Bir nötron yıldızının gaz basıncı yerçekimi kuvvetlerini telafi edemiyorsa, yani yıldızın kütlesi sözde üstesinden gelir. Oppenheimer-Volkoff sınırından sonra çökme devam eder ve maddenin bir kara deliğe sıkıştırılmasıyla sonuçlanır.

Bir kara deliğin doğuşunu anlatan ikinci senaryo, protogalaktik gazın, yani yıldızlararası gazın bir galaksiye veya bir tür kümeye dönüşme aşamasında sıkıştırılmasıdır. Aynı yerçekimi kuvvetlerini telafi edecek yeterli iç basınç yoksa, bir kara delik ortaya çıkabilir.

Diğer iki senaryo varsayımsal olmaya devam ediyor:

• Sözde olay sonucunda kara deliğin oluşması ilksel kara delikler.
• Yüksek enerjilerde meydana gelen nükleer reaksiyonlar sonucu meydana gelir. Bu tür reaksiyonların bir örneği çarpıştırıcılarda yapılan deneylerdir.

Kara deliklerin yapısı ve fiziği

Schwarzschild'e göre bir kara deliğin yapısı daha önce bahsedilen yalnızca iki unsuru içerir: tekillik ve kara deliğin olay ufku. Tekillikten kısaca bahsedecek olursak, onun üzerinden düz bir çizgi çizmenin imkansız olduğunu ve mevcut fizik teorilerinin çoğunun onun içinde işlemediğini belirtmekte fayda var. Dolayısıyla tekilliğin fiziği bugün bilim insanları için bir sır olarak kalıyor. kara delik, fiziksel bir nesnenin sınırlarının ötesine geri dönme fırsatını kaybettiği ve kesinlikle kara deliğin tekilliğine "düşeceği" belirli bir sınırdır.

Bir kara deliğin yapısı, Kerr çözümü durumunda, yani kara deliğin dönüşünün varlığında biraz daha karmaşık hale gelir. Kerr'in çözümü deliğin bir ergosfere sahip olduğunu varsayıyor. Ergosfer, olay ufkunun dışında yer alan ve içinde tüm cisimlerin kara deliğin dönme yönünde hareket ettiği belirli bir bölgedir. Bu alan henüz heyecan verici değil ve olay ufkunun aksine buradan çıkmak mümkün. Ergosfer muhtemelen büyük cisimlerin etrafında dönen maddeyi temsil eden bir tür birikim diskinin benzeridir. Statik bir Schwarzschild kara deliği siyah bir küre olarak temsil edilirse, o zaman Kerry kara deliği, bir ergosferin varlığından dolayı, eski çizimlerde kara delikleri sıklıkla gördüğümüz şeklinde, basık bir elipsoid şekline sahiptir. filmler veya video oyunları.

• Bir kara deliğin ağırlığı ne kadardır? – Bir kara deliğin ortaya çıkışına ilişkin en teorik materyal, bir yıldızın çökmesi sonucu ortaya çıkması senaryosu için mevcuttur. Bu durumda, bir nötron yıldızının maksimum kütlesi ve bir kara deliğin minimum kütlesi, bir kara deliğin kütlesinin alt sınırının 2,5 - 3 güneş kütlesi olduğu Oppenheimer - Volkov sınırına göre belirlenir. Keşfedilen en ağır kara delik (NGC 4889 galaksisinde) 21 milyar güneş kütlesi kütlesine sahiptir. Ancak çarpıştırıcılarda olduğu gibi yüksek enerjilerdeki nükleer reaksiyonların bir sonucu olarak varsayımsal olarak ortaya çıkan kara delikleri de unutmamalıyız. Bu tür kuantum kara deliklerin, diğer bir deyişle “Planck kara deliklerinin” kütlesi 2·10−5 g mertebesindedir.
• Kara delik boyutu. Bir kara deliğin minimum yarıçapı, minimum kütleden (2,5 – 3 güneş kütlesi) hesaplanabilir. Eğer Güneş'in çekim yarıçapı, yani olay ufkunun bulunacağı alan yaklaşık 2,95 km ise, 3 güneş kütlesindeki bir kara deliğin minimum yarıçapı yaklaşık dokuz kilometre olacaktır. Etrafındaki her şeyi kendine çeken devasa cisimlerden bahsederken bu kadar küçük boyutlar akla sığmaz. Ancak kuantum kara delikleri için yarıçap -10 −35 m'dir.
• Bir kara deliğin ortalama yoğunluğu iki parametreye bağlıdır: kütle ve yarıçap. Kütlesi yaklaşık üç güneş kütlesi olan bir kara deliğin yoğunluğu yaklaşık 6 10 26 kg/m³ iken suyun yoğunluğu 1000 kg/m³'tür. Ancak bu kadar küçük kara delikler bilim insanları tarafından bulunamadı. Tespit edilen kara deliklerin çoğu, 105 güneş kütlesinden daha büyük kütlelere sahiptir. Kara deliğin kütlesi ne kadar büyükse yoğunluğunun o kadar düşük olduğunu söyleyen ilginç bir model var. Bu durumda kütledeki 11 katlık bir değişiklik, yoğunlukta 22 katlık bir değişiklik gerektirir. Böylece kütlesi 1.10 9 güneş kütlesi olan bir kara deliğin yoğunluğu 18,5 kg/m³ olup altının yoğunluğundan bir eksiktir. Kütlesi 10 10 güneş kütlesinden fazla olan kara deliklerin ortalama yoğunluğu havanınkinden daha az olabilir. Bu hesaplamalara dayanarak kara delik oluşumunun maddenin sıkışması nedeniyle değil, büyük miktarda maddenin belirli bir hacimde birikmesi sonucu meydana geldiğini varsaymak mantıklıdır. Kuantum kara deliklerin yoğunluğu yaklaşık 10 94 kg/m³ olabilir.
• Kara deliğin sıcaklığı da kütlesiyle ters orantılıdır. Bu sıcaklık doğrudan ilişkilidir. Bu radyasyonun spektrumu, tamamen siyah bir cismin, yani gelen tüm radyasyonu emen bir cismin spektrumuyla örtüşür. Tamamen siyah bir cismin radyasyon spektrumu yalnızca sıcaklığına bağlıdır, bu durumda kara deliğin sıcaklığı Hawking radyasyon spektrumundan belirlenebilir. Yukarıda belirtildiği gibi, kara delik ne kadar küçük olursa bu radyasyon o kadar güçlü olur. Aynı zamanda Hawking radyasyonu henüz gökbilimciler tarafından gözlemlenmediği için varsayımsal kalıyor. Bundan şu sonuç çıkıyor: Eğer Hawking radyasyonu mevcutsa, gözlenen kara deliklerin sıcaklığı o kadar düşük ki bu radyasyonun tespit edilmesine izin vermiyor. Hesaplamalara göre kütlesi Güneş'in kütlesi kadar olan bir deliğin sıcaklığı bile ihmal edilebilecek kadar küçüktür (1·10 -7 K veya -272°C). Kuantum kara deliklerin sıcaklığı yaklaşık 10 12 K'ye ulaşabilir ve hızlı buharlaşmaları (yaklaşık 1,5 dakika) ile bu tür kara delikler, yaklaşık on milyon atom bombasının enerjisini yayabilir. Ancak neyse ki, bu tür varsayımsal nesnelerin yaratılması, bugün Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda elde edilenden 10 14 kat daha fazla enerji gerektirecektir. Ayrıca bu tür olaylar gökbilimciler tarafından hiçbir zaman gözlemlenmemiştir.

Bir kara delik nelerden oluşur?

Başka bir soru hem bilim adamlarını hem de astrofizikle ilgilenenleri endişelendiriyor - bir kara delik nelerden oluşur? Herhangi bir kara deliği çevreleyen olay ufkunun ötesine bakmak mümkün olmadığından bu sorunun net bir cevabı yoktur. Ek olarak, daha önce de belirtildiği gibi, bir kara deliğin teorik modelleri yalnızca 3 bileşenini sağlar: ergosfer, olay ufku ve tekillik. Ergosferde yalnızca kara deliğin çektiği ve şimdi onun etrafında dönen nesnelerin (çeşitli kozmik cisimler ve kozmik gazlar) bulunduğunu varsaymak mantıklıdır. Olay ufku, bir kez aşıldığında aynı kozmik cisimlerin kara deliğin son ana bileşenine, tekilliğe doğru geri dönülemez bir şekilde çekildiği ince, örtülü bir sınırdır. Tekilliğin doğası bugün incelenmemiştir ve bileşimi hakkında konuşmak için henüz çok erkendir.

Bazı varsayımlara göre kara delik nötronlardan oluşabilir. Bir yıldızın bir nötron yıldızına sıkıştırılması ve ardından sıkıştırılması sonucu bir kara deliğin ortaya çıkması senaryosunu takip edersek, muhtemelen kara deliğin ana kısmı, nötron yıldızının kendisinin de oluştuğu nötronlardan oluşur. . Basit bir ifadeyle: Bir yıldız çöktüğünde atomları, elektronların protonlarla birleşerek nötronları oluşturacak şekilde sıkıştırılır. Benzer bir reaksiyon aslında doğada meydana gelir ve bir nötronun oluşmasıyla nötrino radyasyonu meydana gelir. Ancak bunlar sadece varsayımlardır.

Bir kara deliğe düşerseniz ne olur?

Astrofiziksel bir kara deliğe düşmek vücudun esnemesine neden olur. Yalnızca uzay giysisi giyerek, ayakları önde olacak şekilde kara deliğe giren varsayımsal bir intihar kozmonotunu düşünün. Olay ufkunu geçen astronot, artık geri dönme fırsatı olmamasına rağmen herhangi bir değişiklik fark etmeyecektir. Bir noktada astronot, vücudunda deformasyonun meydana gelmeye başlayacağı bir noktaya (olay ufkunun biraz gerisinde) ulaşacaktır. Bir kara deliğin çekim alanı düzgün olmadığından ve merkeze doğru artan bir kuvvet gradyanı ile temsil edildiğinden, astronotun bacakları, örneğin kafasına göre fark edilir derecede daha büyük bir çekim etkisine maruz kalacaktır. Daha sonra yerçekimi veya daha doğrusu gelgit kuvvetleri nedeniyle bacaklar daha hızlı "düşecek". Böylece vücut yavaş yavaş uzamaya başlar. Bu fenomeni tanımlamak için astrofizikçiler oldukça yaratıcı bir terim buldular: spagettileşme. Vücudun daha fazla gerilmesi muhtemelen onu atomlara ayıracak ve bunlar er ya da geç tekilliğe ulaşacaktır. Bir kişinin bu durumda nasıl hissedeceği ancak tahmin edilebilir. Bir cismin gerilmesinin etkisinin kara deliğin kütlesiyle ters orantılı olduğunu belirtmekte fayda var. Yani, eğer üç Güneş kütlesindeki bir kara delik cismi anında gerer/yırırsa, o zaman süper kütleli kara deliğin gelgit kuvvetleri daha düşük olacaktır ve bazı fiziksel malzemelerin, yapılarını kaybetmeden bu tür deformasyonları "tolere edebileceği" yönünde öneriler vardır.

Bildiğiniz gibi, büyük nesnelerin yakınında zaman daha yavaş akar, bu da bir intihar bombacısı astronot için zamanın dünyalılara göre çok daha yavaş akacağı anlamına gelir. Bu durumda belki sadece arkadaşlarından değil, Dünya'dan da daha uzun yaşayacak. Bir astronot için zamanın ne kadar yavaşlayacağını belirlemek için hesaplamalar yapılması gerekecektir, ancak yukarıdan bakıldığında astronotun kara deliğe çok yavaş düşeceği ve belki de astronotun düştüğü anı görecek kadar yaşayamayacağı varsayılabilir. vücut deforme olmaya başlar.

Dışarıdan bakan bir gözlemci için olay ufkuna doğru uçan tüm cisimlerin, görüntüleri kayboluncaya kadar bu ufkun kenarında kalacağı dikkat çekmektedir. Bu olgunun nedeni yerçekimsel kırmızıya kaymadır. Biraz basitleştirecek olursak, olay ufkunda "donmuş" bir intihar kozmonotunun vücuduna düşen ışığın, süresinin yavaşlaması nedeniyle frekansını değiştireceğini söyleyebiliriz. Zaman yavaşladıkça ışığın frekansı azalacak, dalga boyu artacaktır. Bu olgunun bir sonucu olarak, çıkışta yani harici bir gözlemci için ışık yavaş yavaş düşük frekansa - kırmızıya doğru kayacaktır. İntihar kozmonotu, neredeyse algılanamaz bir şekilde de olsa, gözlemciden giderek uzaklaştıkça ve zamanı giderek daha yavaş aktıkça, spektrum boyunca bir ışık kayması meydana gelecektir. Böylece, vücudundan yansıyan ışık kısa sürede görünür spektrumun ötesine geçecek (görüntü kaybolacak) ve gelecekte astronotun vücudu yalnızca kızılötesi radyasyon bölgesinde, daha sonra radyo frekansında tespit edilebilecek ve bunun sonucunda radyasyon tamamen yakalanması zor olacaktır.

Yukarıdakilere rağmen, çok büyük süper kütleli kara deliklerde gelgit kuvvetlerinin mesafeye bağlı olarak çok fazla değişmediği ve düşen cisim üzerinde neredeyse eşit şekilde etki ettiği varsayılmaktadır. Bu durumda düşen uzay aracı yapısını koruyacaktır. Makul bir soru ortaya çıkıyor: Kara delik nereye gidiyor? Bu soru, bazı bilim adamlarının solucan delikleri ve kara delikler gibi iki olguyu birbirine bağlayan çalışmaları ile yanıtlanabilir.

1935'te Albert Einstein ve Nathan Rosen, uzay-zamanın iki noktasını ikincisinin önemli eğriliği olan yerler aracılığıyla (bir Einstein-Rosen köprüsü veya solucan deliği) birbirine bağlayan sözde solucan deliklerinin varlığı hakkında bir hipotez öne sürdüler. Uzayın böylesine güçlü bir eğriliği için, rolü kara delikler tarafından mükemmel bir şekilde yerine getirilecek devasa kütleye sahip cisimler gerekli olacaktır.

Einstein-Rosen Köprüsü, boyutu küçük ve dengesiz olduğundan geçilemez bir solucan deliği olarak kabul ediliyor.

Kara ve beyaz delikler teorisi çerçevesinde geçilebilir bir solucan deliği mümkündür. Beyaz delik, kara deliğin içinde hapsolmuş bilginin çıktısıdır. Beyaz delik genel görelilik çerçevesinde tanımlanıyor ancak günümüzde varsayımsal kalıyor ve keşfedilemedi. Amerikalı bilim adamları Kip Thorne ve yüksek lisans öğrencisi Mike Morris tarafından başka bir solucan deliği modeli önerildi ve bu kabul edilebilir bir model. Ancak hem Morris-Thorne solucan deliği hem de kara ve beyaz delikler durumunda seyahatin mümkün olması, negatif enerjiye sahip olan ve yine varsayımsal kalan egzotik maddenin varlığını gerektirir.

Evrendeki kara delikler

Kara deliklerin varlığı nispeten yakın bir zamanda (Eylül 2015) doğrulandı, ancak o zamandan önce kara deliklerin doğasına ilişkin çok sayıda teorik materyalin yanı sıra kara delik rolü için birçok aday nesne zaten mevcuttu. Her şeyden önce, kara deliğin boyutunu hesaba katmalısınız, çünkü olgunun doğası onlara bağlıdır:

• Yıldız kütleli kara delik. Bu tür nesneler bir yıldızın çökmesi sonucu oluşur. Daha önce de belirtildiği gibi, böyle bir kara delik oluşturabilecek bir cismin minimum kütlesi 2,5 - 3 güneş kütlesidir.
• Orta kütleli kara delikler. Bir gaz kümesi, komşu bir yıldız (iki yıldızlı sistemlerde) ve diğer kozmik cisimler gibi yakındaki nesnelerin emilmesi nedeniyle büyüyen, koşullu bir ara tip kara delik.
• Süper kütleli kara delik. 10 5 -10 10 güneş kütlesine sahip kompakt nesneler. Bu tür kara deliklerin ayırt edici özellikleri, paradoksal olarak düşük yoğunlukları ve daha önce bahsedilen zayıf gelgit kuvvetleridir. Bu tam olarak Samanyolu galaksimizin (Yay A*, Sgr A*) ve diğer birçok galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliktir.

ChD adayları

En yakın kara delik veya daha doğrusu kara delik rolüne aday, Güneş'ten (galaksimizde) 3000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan bir nesnedir (V616 Monoceros). İki bileşenden oluşur: Güneş kütlesinin yarısı kadar kütleye sahip bir yıldız ve kütlesi 3-5 güneş kütlesi olan görünmez küçük bir cisim. Bu nesnenin yıldız kütlesine sahip küçük bir kara delik olduğu ortaya çıkarsa, o zaman haklı olarak en yakın kara delik haline gelecektir.

Bu nesnenin ardından en yakın ikinci kara delik, kara delik rolüne ilk aday olan Cygnus X-1 (Cyg X-1) nesnesidir. Uzaklığı yaklaşık 6070 ışık yılıdır. Oldukça iyi araştırılmıştır: 14,8 güneş kütlesi büyüklüğünde bir kütleye ve yaklaşık 26 km'lik bir olay ufku yarıçapına sahiptir.

Bazı kaynaklara göre, kara delik rolüne en yakın bir başka aday, 1999'daki tahminlere göre 1600 ışıkyılı uzaklıkta bulunan V4641 Sagittarii (V4641 Sgr) yıldız sistemindeki bir cisim olabilir. Ancak daha sonraki çalışmalar bu mesafeyi en az 15 kat artırdı.

Galaksimizde kaç tane kara delik var?

Bu sorunun kesin bir cevabı yok, çünkü onları gözlemlemek oldukça zor ve bilim adamları gökyüzünü incelediği tüm süre boyunca Samanyolu'nda yaklaşık bir düzine kara delik keşfedebildiler. Hesaplamalara dalmadan, galaksimizde yaklaşık 100-400 milyar yıldız bulunduğunu ve yaklaşık olarak her bininci yıldızın bir kara delik oluşturacak kadar kütleye sahip olduğunu belirtiyoruz. Samanyolu'nun varlığı sırasında milyonlarca kara deliğin oluşmuş olması muhtemeldir. Muazzam büyüklükteki kara delikleri tespit etmek daha kolay olduğundan, galaksimizdeki kara deliklerin çoğunun süper kütleli olmadığını varsaymak mantıklıdır. NASA'nın 2005 yılında yaptığı araştırmada galaksinin merkezi etrafında dönen bir sürü kara deliğin (10-20 bin) varlığını öne sürmesi dikkat çekicidir. Buna ek olarak, 2016 yılında Japon astrofizikçiler nesnenin yakınında devasa bir uydu keşfettiler * - Samanyolu'nun çekirdeği olan bir kara delik. Bu cismin küçük yarıçapı (0,15 ışıkyılı) ve muazzam kütlesi (100.000 güneş kütlesi) nedeniyle, bilim adamları bu cismin aynı zamanda süper kütleli bir kara delik olduğunu varsayıyorlar.

Galaksimizin çekirdeği, Samanyolu'nun kara deliği (Yay A*, Sgr A* veya Yay A*) süper kütlelidir ve 4,31 10 6 güneş kütlesi kütlesine ve 0,00071 ışıkyılı (6,25 ışık saati) yarıçapa sahiptir. veya 6,75 milyar km). Yay A*'nın sıcaklığı etrafındaki kümeyle birlikte yaklaşık 1·10 7 K'dir.

En büyük kara delik

Bilim adamlarının keşfettiği Evrendeki en büyük kara delik, Dünya'dan 1,2 10 10 ışıkyılı uzaklıkta, S5 0014+81 galaksisinin merkezinde bulunan süper kütleli bir kara delik olan FSRQ blazar'dır. Swift uzay gözlemevi kullanılarak yapılan ön gözlem sonuçlarına göre kara deliğin kütlesi 40 milyar (40·10 9) güneş kütlesi, böyle bir deliğin Schwarzschild yarıçapı ise 118,35 milyar kilometre (0,013 ışık yılı) idi. Ayrıca hesaplamalara göre 12,1 milyar yıl önce (Büyük Patlama'dan 1,6 milyar yıl sonra) ortaya çıkmıştır. Bu dev kara delik etrafındaki maddeyi emmezse, kara deliklerin hakim olacağı Evrenin gelişim dönemlerinden biri olan kara delikler çağına kadar yaşayacak. S5 0014+81 galaksisinin çekirdeği büyümeye devam ederse, Evrende var olacak son kara deliklerden biri olacak.

Bilinen diğer iki kara delik, her ne kadar kendi isimleri olmasa da, hem varlığını deneysel olarak doğrulamış olmaları hem de yerçekimi çalışmaları için önemli sonuçlar sağlamaları nedeniyle kara deliklerin incelenmesi açısından büyük önem taşımaktadır. İki kara deliğin çarpışması olan GW150914 olayından bahsediyoruz. Bu etkinlik kayıt yaptırmayı mümkün kıldı.

Kara deliklerin tespiti

Kara delikleri tespit etme yöntemlerini düşünmeden önce şu soruyu cevaplamalıyız: Kara delik neden karadır? – bunun cevabı derin astrofizik ve kozmoloji bilgisi gerektirmez. Gerçek şu ki, bir kara delik, üzerine düşen tüm radyasyonu emer ve varsayımsal olanı hesaba katmazsanız, hiç yaymaz. Bu olguyu daha detaylı ele alırsak, kara deliklerin içinde elektromanyetik radyasyon şeklinde enerjinin salınmasına yol açan süreçlerin meydana gelmediğini varsayabiliriz. Daha sonra, eğer bir kara delik yayılıyorsa, bunu Hawking spektrumunda (ısıtılmış, tamamen siyah bir cismin spektrumuyla çakışan) yapıyor. Ancak daha önce de belirttiğimiz gibi bu radyasyonun tespit edilememiş olması kara deliklerin sıcaklığının tamamen düşük olduğunu akla getiriyor.

Genel olarak kabul edilen bir başka teori, elektromanyetik radyasyonun olay ufkunu hiçbir şekilde terk edemediğini söylüyor. Fotonların (ışık parçacıkları) büyük nesneler tarafından çekilmemesi muhtemeldir, çünkü teoriye göre kendilerinin kütlesi yoktur. Ancak kara delik hala uzay-zamanın bozulması nedeniyle ışık fotonlarını “çekiyor”. Uzaydaki bir kara deliği, uzay-zamanın pürüzsüz yüzeyinde bir tür çöküntü olarak hayal edersek, o zaman kara deliğin merkezinden, ışığın artık ondan uzaklaşamayacağı belli bir mesafe vardır. Yani kabaca konuşursak, ışık "tabanı" bile olmayan bir "deliğe" "düşmeye" başlar.

Ek olarak, yerçekimsel kırmızıya kaymanın etkisini hesaba katarsak, bir kara deliğin içindeki ışığın frekansını kaybetmesi ve enerjisini tamamen kaybedene kadar spektrum boyunca düşük frekanslı uzun dalga radyasyon bölgesine kayması mümkündür.

Yani kara delik siyah renktedir ve bu nedenle uzayda tespit edilmesi zordur.

Tespit yöntemleri

Gökbilimcilerin kara deliği tespit etmek için kullandıkları yöntemlere bakalım:

Yukarıda belirtilen yöntemlere ek olarak, bilim adamları sıklıkla kara delikler ve gibi nesneleri ilişkilendirir. Kuasarlar, Evrendeki en parlak astronomik nesneler arasında yer alan belirli kozmik cisim ve gaz kümeleridir. Nispeten küçük boyutlarda yüksek bir parlaklık yoğunluğuna sahip olduklarından, bu nesnelerin merkezinin çevredeki maddeleri çeken süper kütleli bir kara delik olduğunu varsaymak için bir neden var. Böylesine güçlü bir çekimsel çekim nedeniyle, çekilen madde o kadar ısınır ki yoğun bir şekilde yayılır. Bu tür nesnelerin keşfi genellikle bir kara deliğin keşfiyle karşılaştırılır. Bazen kuasarlar ısıtılmış plazma jetlerini iki yönde yayabilir; göreceli jetler. Bu tür jetlerin ortaya çıkmasının nedenleri tamamen açık değil, ancak muhtemelen kara deliğin manyetik alanlarının ve birikim diskinin etkileşiminden kaynaklanıyorlar ve doğrudan kara delik tarafından yayılmıyorlar.

M87 galaksisindeki kara deliğin merkezinden çekim yapan jet

Yukarıdakileri özetlemek gerekirse, yakından hayal edilebilir: Bu, çevresinde yüksek derecede ısıtılmış maddenin döndüğü ve parlak bir birikim diski oluşturduğu küresel siyah bir nesnedir.

Kara deliklerin birleşmesi ve çarpışması

Astrofizikteki en ilginç olaylardan biri de kara deliklerin çarpışmasıdır, bu da bu kadar büyük astronomik cisimlerin tespit edilmesini mümkün kılmaktadır. Bu tür süreçler yalnızca astrofizikçilerin ilgisini çekmiyor, çünkü fizikçiler tarafından yeterince incelenmemiş fenomenlerle sonuçlanıyor. Bunun en çarpıcı örneği, daha önce bahsedilen GW150914 adı verilen olaydır; iki kara delik, karşılıklı çekimsel çekimin bir sonucu olarak birleşecek kadar yakına geldi. Bu çarpışmanın önemli bir sonucu yerçekimi dalgalarının ortaya çıkmasıydı.

Tanıma göre, yerçekimi dalgaları, kütlesel hareket eden nesnelerden dalga benzeri bir şekilde yayılan, yerçekimi alanındaki değişikliklerdir. Bu tür iki nesne birbirine yaklaştığında ortak bir ağırlık merkezi etrafında dönmeye başlarlar. Yaklaştıkça kendi eksenleri etrafındaki dönüşleri artar. Yerçekimi alanının bir anda bu tür alternatif salınımları, uzayda milyonlarca ışıkyılı boyunca yayılabilen güçlü bir yerçekimi dalgası oluşturabilir. Böylece, 1,3 milyar ışıkyılı uzaklıkta iki kara delik çarpıştı ve 14 Eylül 2015'te Dünya'ya ulaşan güçlü bir yerçekimi dalgası oluştu ve LIGO ve VIRGO dedektörleri tarafından kaydedildi.

Kara delikler nasıl ölür?

Açıkçası, bir kara deliğin varlığının sona ermesi için kütlesinin tamamını kaybetmesi gerekiyor. Ancak tanımına göre olay ufkunu geçen hiçbir şey kara deliği terk edemez. Bir kara delikten parçacık emisyonu olasılığından ilk kez Sovyet teorik fizikçisi Vladimir Gribov'un başka bir Sovyet bilim adamı Yakov Zeldovich ile yaptığı tartışmada bahsettiği biliniyor. Kuantum mekaniği açısından bakıldığında, bir kara deliğin tünel etkisi yoluyla parçacık yayma yeteneğine sahip olduğunu savundu. Daha sonra İngiliz teorik fizikçi Stephen Hawking, kuantum mekaniğini kullanarak biraz farklı olan kendi teorisini oluşturdu. Bu fenomen hakkında daha fazlasını okuyabilirsiniz. Kısaca söylemek gerekirse, boşlukta, dış dünyayla etkileşime girmeden sürekli olarak çiftler halinde doğan ve birbirlerini yok eden sanal parçacıklar adı verilen parçacıklar vardır. Ancak bu tür çiftler bir kara deliğin olay ufkunda belirirse, o zaman güçlü yerçekimi varsayımsal olarak onları ayırma yeteneğine sahiptir; parçacıklardan biri kara deliğin içine düşerken diğeri kara delikten uzaklaşır. Ve bir delikten uzaklaşan bir parçacık gözlemlenebildiğine ve dolayısıyla pozitif enerjiye sahip olduğuna göre, deliğe düşen bir parçacığın negatif enerjiye sahip olması gerekir. Böylece kara delik enerjisini kaybedecek ve kara delik buharlaşması adı verilen bir etki meydana gelecektir.

Mevcut kara delik modellerine göre, daha önce de belirtildiği gibi, kütlesi azaldıkça radyasyonu daha yoğun hale geliyor. Daha sonra, kara deliğin varlığının son aşamasında, kuantum kara deliğin boyutuna küçülebileceği zaman, radyasyon şeklinde, binlerce hatta milyonlarca atomik enerjiye eşdeğer olabilecek çok büyük miktarda enerji açığa çıkaracaktır. bombalar. Bu olay biraz da aynı bomba gibi bir kara deliğin patlamasını andırıyor. Yapılan hesaplamalara göre, ilkel kara delikler Büyük Patlama sonucunda oluşmuş olabilir ve bunlardan yaklaşık 10 12 kg kütleli olanlar da bizim zamanımızda buharlaşıp patlamış olabilirler. Ancak bu tür patlamalar gökbilimciler tarafından hiçbir zaman fark edilmemiştir.

Hawking'in kara delikleri yok etmek için önerdiği mekanizmaya rağmen, Hawking radyasyonunun özellikleri kuantum mekaniği çerçevesinde bir paradoksa neden oluyor. Bir kara delik belirli bir cismi emer ve sonra bu cismin emilmesinden kaynaklanan kütleyi kaybederse, o zaman cismin doğası ne olursa olsun, kara delik cismi emmeden önceki halinden farklı olmayacaktır. Bu durumda vücut hakkındaki bilgiler sonsuza kadar kaybolur. Teorik hesaplamalar açısından bakıldığında, başlangıçtaki saf durumun ortaya çıkan karma (“termal”) duruma dönüşümü, mevcut kuantum mekaniği teorisine karşılık gelmemektedir. Bu paradoksa bazen kara delikte bilginin kaybolması da denir. Bu paradoksa kesin bir çözüm hiçbir zaman bulunamadı. Paradoksun bilinen çözümleri:

• Hawking'in teorisinin geçersizliği. Bu, bir kara deliğin yok edilmesinin imkansızlığını ve onun sürekli büyümesini gerektirir.
• Beyaz deliklerin varlığı. Bu durumda emilen bilgi kaybolmaz, yalnızca başka bir Evrene atılır.
• Genel kabul görmüş kuantum mekaniği teorisinin tutarsızlığı.

Kara delik fiziğinin çözülmemiş problemi

Daha önce açıklanan her şeye bakılırsa kara delikler, nispeten uzun süredir inceleniyor olsalar da, mekanizmaları hala bilim adamları tarafından bilinmeyen birçok özelliğe sahiptir.

• 1970 yılında bir İngiliz bilim adamı sözde formüle etti. “kozmik sansür ilkesi” - “Doğa, çıplak tekillikten nefret eder.” Bu, tekilliklerin yalnızca kara deliğin merkezi gibi gizli yerlerde oluştuğu anlamına gelir. Ancak bu prensip henüz kanıtlanmamıştır. Ayrıca “çıplak” bir tekilliğin ortaya çıkabileceğine dair teorik hesaplamalar da mevcut.
• Kara deliklerin yalnızca üç parametreye sahip olduğunu öne süren “saç yok teoremi” de henüz kanıtlanamadı.
• Kara delik manyetosferinin tam bir teorisi geliştirilmemiştir.
• Yerçekimi tekilliğinin doğası ve fiziği araştırılmamıştır.
• Kara deliğin varlığının son aşamasında ne olduğu, kuantum bozunumundan sonra geriye ne kaldığı kesin olarak bilinmiyor.

Kara delikler hakkında ilginç gerçekler

Yukarıdakileri özetleyerek kara deliklerin doğasının birkaç ilginç ve sıra dışı özelliğini vurgulayabiliriz:

• BH'lerin yalnızca üç parametresi vardır: kütle, elektrik yükü ve açısal momentum. Bu cismin özelliklerinin bu kadar az olması sonucunda bunu belirten teoreme “saçsızlık teoremi” adı verilmektedir. “Kara deliğin kılı yoktur” deyimi de buradan geliyor, yani iki kara delik tamamen birbirinin aynısı, bahsedilen üç parametresi de aynı.
• Kara deliğin yoğunluğu havanın yoğunluğundan daha az olabilir ve sıcaklık mutlak sıfıra yakındır. Buradan kara delik oluşumunun maddenin sıkışması nedeniyle değil, büyük miktarda maddenin belirli bir hacimde birikmesi sonucu meydana geldiğini varsayabiliriz.
• Bir kara delik tarafından emilen cisimler için zaman, harici bir gözlemciye göre çok daha yavaş geçer. Ek olarak, emilen cisimler, bilim adamlarının spagettileşme adını verdiği kara deliğin içinde önemli ölçüde gerilir.
• Galaksimizde yaklaşık bir milyon kara delik olabilir.
• Muhtemelen her galaksinin merkezinde süper kütleli bir kara delik vardır.
• Gelecekte, teorik modele göre, Evren, kara deliklerin Evrendeki baskın cisimler haline geleceği sözde kara delik çağına ulaşacak.

İnsanoğlunun uzayda bulunduğunu bildiği tüm nesneler arasında kara delikler en ürkütücü ve anlaşılmaz izlenimi yaratıyor. Bu duygu, insanlığın bir buçuk asırdan fazla bir süredir onları bilmesine rağmen, kara delikler denildiğinde hemen hemen her insanı kapsıyor. Bu fenomenlerle ilgili ilk bilgi, Einstein'ın görelilik teorisi hakkındaki yayınlarından çok önce elde edildi. Ancak bu nesnelerin varlığının gerçek teyidi çok uzun zaman önce alınmadı.

Elbette kara delikler, Evrende daha da fazla gizeme yol açan tuhaf fiziksel özellikleriyle haklı olarak ünlüdür. Fizik ve kozmik mekaniğin tüm kozmik kanunlarına kolayca meydan okuyorlar. Kozmik bir delik gibi bir olgunun varlığının tüm ayrıntılarını ve ilkelerini anlamak için astronomideki modern başarılara aşina olmamız ve hayal gücümüzü kullanmamız gerekir; ayrıca standart kavramların ötesine geçmemiz gerekecektir. Kozmik delikleri anlamayı ve tanımayı kolaylaştırmak için portal sitesi, Evrendeki bu fenomenlerle ilgili birçok ilginç bilgi hazırladı.

Portal sitesinden kara deliklerin özellikleri

Öncelikle kara deliklerin birdenbire ortaya çıkmadığını, devasa büyüklük ve kütleye sahip yıldızlardan oluştuğunu belirtmek gerekiyor. Üstelik her kara deliğin en büyük özelliği ve benzersizliği, çok güçlü bir çekim kuvvetine sahip olmalarıdır. Nesnelerin kara deliğe olan çekim kuvveti ikinci kaçış hızını aşıyor. Bu tür yerçekimi göstergeleri, ışık ışınlarının bile çok daha düşük bir hıza sahip olmaları nedeniyle kara deliğin etki alanından kaçamayacağını göstermektedir.

Cazibenin özelliği yakındaki tüm nesneleri çekmesidir. Kara deliğin yakınından geçen nesne ne kadar büyük olursa, o kadar fazla etki ve çekim alacaktır. Buna göre, nesne ne kadar büyük olursa, kara deliğin onu o kadar güçlü bir şekilde çektiği ve böyle bir etkiyi önlemek için kozmik cismin çok yüksek hareket hızlarına sahip olması gerektiği sonucuna varabiliriz.

Şunu da belirtmekte fayda var ki, tüm Evrende bir kara deliğin kendisine yakın olması durumunda onun çekiminden kaçınabilecek hiçbir cisim yoktur, çünkü en hızlı ışık akışı bile bu etkiden kaçamaz. Einstein tarafından geliştirilen görelilik teorisi, kara deliklerin özelliklerini anlamak için mükemmeldir. Bu teoriye göre yerçekimi zamanı etkileyebilir ve uzayı bozabilir. Ayrıca uzayda bulunan bir nesne ne kadar büyük olursa, zamanı da o kadar yavaşlattığını belirtiyor. Kara deliğin yakınında zaman tamamen durmuş gibi görünüyor. Bir uzay aracı bir uzay deliğinin etki alanına girecek olsaydı, yaklaştıkça nasıl yavaşlayacağını ve sonunda tamamen ortadan kaybolacağını gözlemleyebilirdik.

Kara delik gibi olaylardan çok korkmamalı ve şu anda var olabilecek tüm bilimsel olmayan bilgilere inanmamalısınız. Her şeyden önce, kara deliklerin etraflarındaki tüm madde ve nesneleri emebileceği ve bunu yaptıkça büyüyüp giderek daha fazlasını emdikleri yönündeki en yaygın efsaneyi ortadan kaldırmamız gerekiyor. Bunların hiçbiri tamamen doğru değil. Evet, aslında kozmik cisimleri ve maddeyi emebilirler, ancak yalnızca deliğin kendisinden belirli bir mesafede olanları emebilirler. Güçlü çekim güçleri dışında devasa kütleli sıradan yıldızlardan pek de farklı değiller. Güneşimiz kara deliğe dönüştüğünde bile yalnızca kısa mesafedeki nesneleri yutabilecek ve tüm gezegenler olağan yörüngelerinde dönmeye devam edecek.

Görelilik teorisine dönersek, güçlü yerçekimine sahip tüm nesnelerin zaman ve uzayın eğriliğini etkileyebileceği sonucuna varabiliriz. Ayrıca vücut kütlesi ne kadar büyükse distorsiyon da o kadar güçlü olacaktır. Dolayısıyla, yakın zamanda bilim insanları, galaksiler veya kara delikler gibi devasa kozmik cisimler nedeniyle gözlerimizin erişemeyeceği diğer nesneleri düşünebildiklerinde bunu pratikte görebildiler. Bütün bunlar, yakınlardaki bir kara delikten veya başka bir cisimden geçen ışık ışınlarının, yerçekiminin etkisi altında çok güçlü bir şekilde bükülmesi nedeniyle mümkündür. Bu tür bir bozulma, bilim adamlarının uzaya çok daha uzaklara bakmasına olanak tanır. Ancak bu tür çalışmalarla incelenen bedenin gerçek konumunu belirlemek çok zordur.

Kara delikler birdenbire ortaya çıkmaz; süper kütleli yıldızların patlamasıyla oluşurlar. Üstelik kara deliğin oluşabilmesi için patlayan yıldızın kütlesinin Güneş'in kütlesinin en az on katı olması gerekiyor. Her yıldız, yıldızın içinde meydana gelen termonükleer reaksiyonlar nedeniyle var olur. Bu durumda, füzyon işlemi sırasında bir hidrojen alaşımı açığa çıkar, ancak yerçekimi hidrojeni geri çektiği için yıldızın hareket bölgesini terk edemez. Tüm bu süreç yıldızların var olmasını sağlar. Hidrojen sentezi ve yıldız çekimi oldukça iyi işleyen mekanizmalardır ancak bu dengenin bozulması yıldız patlamasına yol açabilir. Çoğu durumda, nükleer yakıtın tükenmesinden kaynaklanır.

Yıldızın kütlesine bağlı olarak patlamadan sonraki gelişimleri için çeşitli senaryolar mümkündür. Böylece, büyük kütleli yıldızlar bir süpernova patlamasının alanını oluşturur ve bunların çoğu eski yıldızın çekirdeğinin arkasında kalır; astronotlar bu tür nesnelere Beyaz Cüceler adını verirler. Çoğu durumda, bu cisimlerin etrafında cücenin yerçekimi tarafından yerinde tutulan bir gaz bulutu oluşur. Süper kütleli yıldızların gelişmesi için başka bir yol da mümkündür; burada ortaya çıkan kara delik, yıldızın tüm maddesini çok güçlü bir şekilde merkezine çekecek ve bu da onun güçlü sıkışmasına yol açacaktır.

Bu tür sıkıştırılmış cisimlere nötron yıldızları denir. En nadir durumlarda, bir yıldızın patlamasından sonra, bu fenomene dair kabul edilen anlayışımıza göre bir kara deliğin oluşması mümkündür. Ancak bir deliğin oluşması için yıldızın kütlesinin çok büyük olması gerekir. Bu durumda nükleer reaksiyonların dengesi bozulduğunda yıldızın çekim kuvveti çılgına döner. Aynı zamanda aktif olarak çökmeye başlar ve ardından uzayda yalnızca bir nokta haline gelir. Yani yıldızın fiziksel bir cisim olarak varlığının sona erdiğini söyleyebiliriz. Ortadan kaybolmasına rağmen arkasında aynı çekim ve kütleye sahip bir kara delik oluşuyor.

Tamamen yok olmalarına yol açan yıldızların çöküşüdür ve onların yerine kaybolan yıldızla aynı fiziksel özelliklere sahip bir kara delik oluşur. Tek fark, deliğin sıkışma derecesinin yıldızın hacminden daha fazla olmasıdır. Tüm kara deliklerin en önemli özelliği merkezini belirleyen tekillikleridir. Bu alan, artık var olmayan tüm fizik, madde ve uzay kanunlarına meydan okuyor. Tekillik kavramını anlamak için bunun kozmik olay ufku olarak adlandırılan bir engel olduğunu söyleyebiliriz. Aynı zamanda kara deliğin dış sınırıdır. Tekillik, geri dönüşü olmayan nokta olarak adlandırılabilir, çünkü deliğin devasa yerçekimi kuvvetinin harekete geçmeye başladığı yer burasıdır. Bu bariyeri aşan ışık bile kaçamaz.

Olay ufku o kadar çekici bir etkiye sahip ki, ışık hızıyla tüm cisimleri kendine çekiyor; kara deliğe yaklaştıkça hız göstergeleri daha da artıyor. Bu nedenle bu kuvvetin etki alanına giren tüm cisimler deliğin içine çekilmeye mahkumdur. Bu tür kuvvetlerin, böyle bir çekimin etkisiyle yakalanan bir cismi değiştirebildiği, ardından ince bir ip halinde uzandıkları ve daha sonra uzayda var olmalarının tamamen sona erdiği unutulmamalıdır.

Olay ufku ile tekillik arasındaki mesafe değişebilir; bu uzaya Schwarzschild yarıçapı adı verilir. Bu nedenle kara deliğin boyutu ne kadar büyük olursa etki alanı da o kadar geniş olur. Örneğin Güneşimiz kadar büyük bir kara deliğin Schwarzschild yarıçapının 3 kilometre olacağını söyleyebiliriz. Buna göre büyük kara deliklerin menzili daha geniştir.

Kara deliklerin bulunması oldukça zor bir süreçtir çünkü ışık onlardan kaçamaz. Bu nedenle, arama ve tanımlama yalnızca bunların varlığına ilişkin dolaylı kanıtlara dayanmaktadır. Bilim adamlarının bunları bulmak için kullandıkları en basit yöntem, eğer büyük bir kütleye sahiplerse, karanlık uzayda yer bularak onları aramaktır. Çoğu durumda gökbilimciler ikili yıldız sistemlerinde veya galaksilerin merkezlerinde kara delikler bulmayı başarırlar.

Çoğu gökbilimci, galaksimizin merkezinde de süper güçlü bir kara deliğin bulunduğuna inanma eğilimindedir. Bu açıklama şu soruyu akla getiriyor: Bu delik galaksimizdeki her şeyi yutabilecek mi? Gerçekte bu imkansızdır, çünkü deliğin kendisi yıldızlarla aynı kütleye sahiptir, çünkü o yıldızdan yaratılmıştır. Üstelik bilim adamlarının yaptığı hesaplamaların tümü, bu nesneyle ilgili herhangi bir küresel olayı öngörmüyor. Üstelik milyarlarca yıl daha galaksimizin kozmik cisimleri bu kara deliğin etrafında hiçbir değişiklik olmadan sessizce dönecek. Samanyolu'nun merkezinde bir deliğin varlığına dair kanıt, bilim adamlarının kaydettiği X-ışını dalgalarından gelebilir. Ve çoğu gökbilimci, kara deliklerin bunları aktif olarak büyük miktarlarda yaydığına inanma eğilimindedir.

Galaksimizde sıklıkla iki yıldızdan oluşan yıldız sistemleri bulunur ve çoğu zaman bunlardan biri kara delik haline gelebilir. Bu versiyonda kara delik, yolundaki tüm cisimleri emer ve madde onun etrafında dönmeye başlar, bunun sonucunda da ivme diski oluşur. Özel bir özelliği, dönüş hızını arttırması ve merkeze yaklaşmasıdır. X-ışınlarını yayan kara deliğin ortasına düşen maddedir ve maddenin kendisi yok olur.

İkili yıldız sistemleri kara delik statüsüne ilk adaylardır. Bu tür sistemlerde kara deliği bulmak en kolay olanıdır; görünen yıldızın hacmi nedeniyle görünmeyen kardeşinin göstergelerini hesaplamak mümkündür. Şu anda, kara delik statüsü için ilk aday, aktif olarak X-ışınları yayan Kuğu takımyıldızından bir yıldız olabilir.

Kara deliklerle ilgili yukarıdakilerin hepsinden sonuç olarak, onların o kadar da tehlikeli olaylar olmadığını söyleyebiliriz; elbette yakınlık durumunda, yerçekimi kuvveti nedeniyle uzaydaki en güçlü nesnelerdirler. Dolayısıyla diğer cisimlerden pek de farklı olmadıklarını söyleyebiliriz; temel özellikleri güçlü bir çekim alanıdır.

Kara deliklerin amacına ilişkin, bazıları saçma bile olan çok sayıda teori öne sürüldü. Dolayısıyla bunlardan birine göre bilim adamları, kara deliklerin yeni galaksiler doğurabileceğine inanıyorlardı. Bu teori, dünyamızın yaşamın kökeni için oldukça elverişli bir yer olduğu, ancak faktörlerden birinin değişmesi durumunda yaşamın imkansız olacağı gerçeğine dayanmaktadır. Bu nedenle, kara deliklerin fiziksel özelliklerindeki değişikliklerin tekilliği ve tuhaflıkları, bizimkinden önemli ölçüde farklı olacak tamamen yeni bir Evrenin ortaya çıkmasına neden olabilir. Ancak bu sadece bir teoridir ve kara deliklerin böyle bir etkisi olduğuna dair hiçbir kanıt bulunmadığından oldukça zayıf bir teoridir.

Kara delikler ise sadece maddeyi absorbe etmekle kalmıyor, aynı zamanda buharlaşabiliyorlar. Benzer bir fenomen birkaç on yıl önce kanıtlandı. Bu buharlaşma, kara deliğin tüm kütlesini kaybetmesine ve ardından tamamen yok olmasına neden olabilir.

Bütün bunlar kara delikler hakkında portalın web sitesinde bulabileceğiniz en küçük bilgidir. Ayrıca diğer kozmik olaylar hakkında da çok miktarda ilginç bilgiye sahibiz.

Kara delikler, keşfedildikleri andan itibaren belki de evrenimizdeki en gizemli ve esrarengiz astronomik nesnelerdir; bilim adamlarının ilgisini çekmiş ve bilim kurgu yazarlarının hayal gücünü heyecanlandırmıştır. Kara delikler nedir ve neyi temsil ederler? Kara delikler, fiziksel özellikleri nedeniyle, ışığın bile ötesine kaçamayacağı kadar yüksek yoğunluğa ve çekim kuvvetine sahip, soyu tükenmiş yıldızlardır.

Kara deliklerin keşfinin tarihi

Kara deliklerin teorik varlığı ilk kez, gerçek keşiflerinden çok önce, 1783 yılında D. Michel (boş zamanlarında astronomi ile ilgilenen Yorkshire'lı bir İngiliz rahip) tarafından öne sürülmüştü. Hesaplamalarına göre, eğer bizimkini alıp (modern bilgisayar dilinde arşivlersek) 3 km'lik bir yarıçapa sıkıştırırsak, o kadar büyük (tek kelimeyle muazzam) bir çekim kuvveti oluşacaktır ki, ışık bile onu terk edemeyecek. . “Kara delik” kavramı bu şekilde ortaya çıktı, her ne kadar aslında hiç de siyah olmasa da, bizce “karanlık delik” terimi daha uygun olur, çünkü tam olarak ışığın yokluğu meydana gelir.

Daha sonra 1918 yılında büyük bilim adamı Albert Einstein görelilik teorisi bağlamında kara delikler konusunu yazdı. Ancak kara delik kavramı ancak 1967'de Amerikalı astrofizikçi John Wheeler'ın çabaları sayesinde nihayet akademik çevrelerde yer kazandı.

Ne olursa olsun, D. Michel, Albert Einstein ve John Wheeler, çalışmalarında bu gizemli gök cisimlerinin uzaydaki yalnızca teorik varlığını varsaydılar, ancak kara deliklerin asıl keşfi 1971'de gerçekleşti. ilk kez teleskopla fark edildi.

Bir kara delik böyle görünüyor.

Uzayda kara delikler nasıl oluşur?

Astrofizikten bildiğimiz gibi, tüm yıldızların (Güneşimiz dahil) sınırlı miktarda yakıt kaynağı vardır. Ve bir yıldızın ömrü milyarlarca ışıkyılı sürse de, er ya da geç bu koşullu yakıt kaynağı sona erer ve yıldız "söner". Bir yıldızın "solma" sürecine, yıldızın önemli bir dönüşüme uğradığı ve boyutuna bağlı olarak beyaz cüceye, nötron yıldızına veya kara deliğe dönüşebileceği yoğun reaksiyonlar eşlik eder. Dahası, inanılmaz derecede etkileyici boyutlara sahip en büyük yıldızlar genellikle bir kara deliğe dönüşür - bu en inanılmaz boyutların sıkıştırılması nedeniyle, yeni oluşan kara deliğin kütlesinde ve yerçekimi kuvvetinde çoklu bir artış olur ve bu da bir kara deliğe dönüşür. bir tür galaktik elektrikli süpürge - etrafındaki her şeyi ve herkesi emer.

Kara delik bir yıldızı yutar.

Küçük bir not - Güneşimiz galaktik standartlara göre hiç de büyük bir yıldız değildir ve yaklaşık birkaç milyar yıl içinde gerçekleşecek olan yok oluşundan sonra büyük olasılıkla bir kara deliğe dönüşmeyecektir.

Ancak size karşı dürüst olalım - bugün bilim adamları bir kara deliğin oluşumunun tüm inceliklerini henüz bilmiyorlar; şüphesiz bu, kendi başına milyonlarca ışık yılı sürebilen son derece karmaşık bir astrofiziksel süreçtir. Bu yönde ilerlemek mümkün olsa da, ara kara deliklerin, yani aktif kara delik oluşum sürecinin gerçekleştiği yok olma durumundaki yıldızların keşfi ve daha sonra incelenmesi mümkündür. Bu arada benzer bir yıldız, 2014 yılında gökbilimciler tarafından sarmal bir galaksinin kolunda keşfedilmişti.

Evrende kaç tane kara delik var?

Modern bilim adamlarının teorilerine göre Samanyolu galaksimizde yüz milyonlarca kara delik olabilir. Samanyolu'muzdan uçacak hiçbir şeyin olmadığı komşu galaksimizde - 2,5 milyon ışıkyılı - bunlardan daha azı olmayabilir.

Kara delik teorisi

Muazzam kütleye (Güneşimizin kütlesinden yüzbinlerce kat daha büyük) ve inanılmaz yerçekimi gücüne rağmen, kara delikleri teleskopla görmek hiç kolay olmadı çünkü kara delikler hiç ışık yaymıyorlar. Bilim adamları kara deliği ancak "yemek" anında fark etmeyi başardılar - başka bir yıldızın emilmesi, şu anda zaten gözlemlenebilen karakteristik radyasyon ortaya çıkıyor. Böylece kara delik teorisi gerçek anlamda doğrulanmış oldu.

Kara deliklerin özellikleri

Bir kara deliğin ana özelliği, çevredeki uzayın ve zamanın olağan durumunda kalmasına izin vermeyen inanılmaz yerçekimi alanlarıdır. Evet, doğru duydunuz, bir kara deliğin içinde zaman normalden kat kat daha yavaş akar ve eğer orada olsaydınız, geri döndüğünüzde (tabii ki bu kadar şanslıysanız), yüzyılların geçtiğini fark ederseniz şaşırırsınız. Dünya'da ve sen yaşlanmadın bile bunu zamanında başardın. Her ne kadar doğruyu söylesek de, eğer bir kara deliğin içinde olsaydınız hayatta kalmanız pek mümkün olmazdı, çünkü oradaki yerçekimi kuvveti öyle bir kuvvettir ki, herhangi bir maddi nesne basitçe parçalara ayrılamaz, hatta atomlara ayrılamaz.

Ama eğer bir kara deliğin yakınında, onun çekim alanının etkisi altında olsanız bile, zor anlar yaşarsınız, çünkü onun çekim alanına ne kadar direnirseniz, uçup gitmeye çalışırsanız, o kadar hızlı içine düşersiniz. Bu görünüşte paradoksun nedeni, tüm kara deliklerin sahip olduğu yerçekimsel girdap alanıdır.

Bir insan kara deliğe düşerse ne olur?

Kara deliklerin buharlaşması

İngiliz gökbilimci S. Hawking ilginç bir gerçeği keşfetti: Kara delikler aynı zamanda buharlaşma da yayıyor gibi görünüyor. Doğru, bu yalnızca nispeten küçük kütleli delikler için geçerlidir. Etraflarındaki güçlü yerçekimi, parçacık ve antiparçacık çiftlerini doğurur; çiftlerden biri delik tarafından içeri çekilir, ikincisi ise dışarı atılır. Böylece kara delik sert antipartiküller ve gama ışınları yayar. Bir kara delikten gelen bu buharlaşmaya veya radyasyona, onu keşfeden bilim insanının adı verilmiştir: "Hawking radyasyonu".

En büyük kara delik

Kara delik teorisine göre, hemen hemen tüm galaksilerin merkezinde, birkaç milyondan birkaç milyar güneş kütlesine kadar kütlelere sahip devasa kara delikler bulunur. Ve nispeten yakın zamanda, bilim adamları bugüne kadar bilinen en büyük iki kara deliği keşfettiler; bunlar iki yakın galakside bulunuyor: NGC 3842 ve NGC 4849.

NGC 3842, bizden 320 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan Aslan takımyıldızı yönündeki en parlak gökadadır. Merkezinde 9,7 milyar güneş kütlesi ağırlığında devasa bir kara delik var.

335 milyon ışıkyılı uzaklıktaki Saç Kümesi'ndeki bir galaksi olan NGC 4849, aynı derecede etkileyici bir kara deliğe sahiptir.

Bu dev kara deliklerin çekim alanı ya da akademik anlamda olay ufku, Güneş'ten !'e olan mesafenin yaklaşık 5 katı kadardır. Böyle bir kara delik güneş sistemimizi yer, hatta boğulmaz.

En küçük kara delik

Ancak geniş kara delik ailesinde çok küçük temsilciler de var. Böylece bilim adamlarının şu anda keşfettiği en cüce kara delik Güneşimizin kütlesinin yalnızca 3 katı kadardır. Aslında bu, bir kara deliğin oluşması için gereken teorik minimum değerdir; eğer o yıldız biraz daha küçük olsaydı, delik oluşmazdı.

Kara delikler yamyamdır

Evet, öyle bir olgu var ki, yukarıda da yazdığımız gibi, kara delikler, diğer kara delikler de dahil olmak üzere etraflarındaki her şeyi emen bir tür “galaktik elektrikli süpürgelerdir”. Son zamanlarda gökbilimciler, bir galaksideki kara deliğin, başka bir galaksideki daha büyük bir kara obur tarafından yenildiğini keşfettiler.

• Bazı bilim adamlarının hipotezlerine göre kara delikler yalnızca her şeyi kendi içine çeken galaktik elektrikli süpürgeler değil, aynı zamanda belirli koşullar altında kendileri de yeni evrenler doğurabilirler.
• Kara delikler zamanla buharlaşabilir. Yukarıda İngiliz bilim adamı Stephen Hawking'in kara deliklerin radyasyon özelliğine sahip olduğunu keşfettiğini ve çok uzun bir süre sonra, etrafta emilecek hiçbir şey kalmadığında kara deliğin daha fazla buharlaşmaya başlayacağını, zamanla radyasyona dönüştüğünü yazmıştık. tüm kütlesini çevredeki uzaya aktarır. Her ne kadar bu sadece bir varsayım, bir hipotez olsa da.
• Kara delikler zamanı yavaşlatır ve uzayı büker. Zaman genişlemesi hakkında zaten yazmıştık, ancak kara delik koşullarında uzay da tamamen kavisli olacaktır.
• Kara delikler evrendeki yıldız sayısını sınırlıyor. Yani çekim alanları, bilindiği üzere yeni yıldızların doğduğu uzaydaki gaz bulutlarının soğumasını engellemektedir.

Discovery Channel'daki kara delikler, video

Ve sonuç olarak size Discovery Channel'dan kara delikler hakkında ilginç bir bilimsel belgesel sunuyoruz.