Karadelik Fiziği

Karadelikler yüzyıllardır Astronomların üzerinde en çok tartıştıkları ve insanların en çok merak ettikleri gök cisimlerinin başında yer alıyor. Bu nedenle Karadelikler araştırma konusu olarak çok önemli bir yer kaplıyorlar ve onlar hakkında bilmediğimiz hala onlarca bilgi var. Bu yazıda bildiğimiz başlıklarla Karadelikler ve onların fiziği hakkında bilgi bulacaksınız. Keyifli okumalar!

1.Kara Delik Nedir?

Karadelik en genel tanımıyla maddenin ve hatta evrendeki en hızlı şey olan ışığın bile kaçamadığı kurtulma hızının ışık hızına eşit olduğu ilginç gök cismidir. Süpernova patlamaları sırasında yıldızın çekirdeğine doğru çökmesiyle beraber oluşurlar. Bir karadelik oluşabilmesi için elimizdeki yıldızın Güneş’in kütlesinin 1.5, 2 ve hatta 3 katı olması gereklidir. Bu limite “Chandrasekhar Limiti” adı verilir.

Karadelikler farklı başlıklar altında incelenirler:

1.İlksel Karadelikler

Bu Karadelikler evrenin erken dönemlerinde oluştuğundan ilksel adını almışlardır. Evrenin erken zamanlarında da yoğunluk fazla olduğundan Karadelik oluşması pek kuvvetle muhtemeldir. Bu dönemde oluşan Karadeliklerin Planck kütlesi ile onlarca Güneş kütlesine eşdeğer olduğu söylenebilir.

Bir Planck kütlesi şu değerdedir:

$2,176434(24)\cdot 10^{(}-8)$

Bir Planck kütlesi şu şekilde hesaplanabilir:

$m_p=\surd (\hslash c/G)$

Buradaki sabitlerin değerleri sırasıyla:

$\hslash =1,055\cdot 10^{(}-34)$

$c=2,998\cdot 10^{8}m∕s$

$G=6,674\cdot 10^{(}-11)N{m}^2∕K{g}^2$

Yerlerine yerleştirdiğimizde Planck zamanını hesaplayabiliriz:

$m_p=1,2209\cdot 10^{1}9(G_{e}V)⁄C^2$

Olarak bulunur.

Kozmologlar ve parçacık fizikçileri arasında çoğunlukla İndirgenmiş Planck Kütlesi adında bir kütle kullanılır ve şöyle hesaplanır:

$m_p=\surd (hc/8\pi G)$

Değerler yerine yazıldığında

$m_p=2,435\cdot 10^{1}9G_{e}v∕c^2$

Olarak bulunur.

Peki buradaki Planck kütlesi tam olarak ne işimize yarayacak? Şöyle ki, bu kütle iki alanın uyuşmazlığından doğmaktadır: Genel Görelilik ve Kuantum Fiziği.

Agora Bilim Pazarı

Periodontoloji

• Boyut: 32 X 24
• Sayfa Sayısı: 544
• Basım: 3
• ISBN No: 9789944341271

Devamını Göster

₺1,736.00

Satın Al Tüm Ürünler

Rastgele bir kütle için Genel Görelilik bize Schwarszchild yarıçapı dediğimiz bir küçüklük verir. Bu o kütlenin karadeliğe dönüşmesi için küçülmesi gereken boyuta tekabül eder. Ancak aynı boyutun kuantum ölçeğine bakılırsa "Compton Dalga" boyu bulunur. Bu dalga boyu $E=m{c}^2$ ilkesi gereği kütleye eş değer bir fotonun enerjisine eşittir. İşte Planck kütleside Schwarzschild yarı çapının Compton Dalga boyuna eşit olduğu bir kütledir.

2.Yıldızsal ve Süper Kütleli Karadelikler

Süpernova patlamaları sonucunda oluşan bu karadelikler evrenimizde fazlasıyla yaygındır. Bu tür karadelikler güçlü kütleçekim etkileri sayesinde etraftan madde toplayabilir ve hacimlerini arttırabilirler. Süper kütleli karadeliklerse aynı şekilde sıkışık bir hacimde milyonlarca Güneş kütlesinin bulunabildiği bir karadelik türüdür.

2.Özellikler

*Yoğunluk: Süpernova ile çekirdeğe doğru çöken yıldız karadeliğe dönüşür. Tekillik dediğimiz nokta yoğunluğun sonsuz olduğu bir alan olmakla beraber kurtulma hızının ışık hızına eşit olmasının nedeni tekillik bölgesinden kaynaklanır.

*Büyüme ve Akresyon Diski: Karadelikler güçlü kütleçekimsel setkileri sayesinde çevrelerindeki maddelere güçlü gelgit etkisi yapabilirler ve böylece onları içlerine çekerek kendilerini hacimsel olarak büyütebilirler. Akresyon diski ise çekilen bu maddenin yörüngesel bir harekete sahip olarak karadeliğin etrafında yüksek hızlarda dönmesine verilen addır. Bu disk sürtünme ve diğer etkenlerden dolayı X-ışınımı yapar ve karadeliklerin parlak görünmesine neden olurlar.

*Hawking Işıması: Hawking ışıması uzaydaki madde ve anti-madde çiftleri sayesinde oluşur. Parçacıklardan biri karadeliğe doğru giderken bir diğer parçacık ise karadelikten uzaklaşır. Uzaklaşan bu parçacık pozitif yüke sahip olduğundan karadelik kütle kaybeder. Kütlesi küçük olan karadelikler daha fazla ışıma yapar. Daha fazlası için

*Siyahlık: Karadeliklerin kütleçekimi etkisinden ışığın bile kaçamayacağını biliyoruz. Bir nesneyi görmemizin nedeni gelen fotonun nesneye çarparak gözümüze gelmesi ve görüntü oluşturmasıdır. Karadeliklerin kütle çekiminden de fotonlar kaçamadığından karadeliklerin bir renk ve görüntüsü yoktur. Onu sadece yaptığı etkilerden fark edebilirsiniz.

3.Fiziksel Özellikler

İlk karadelik çözümü Karl Scwarzschild tarafından dönmeyen yüksüz bir kara delik için yapılmıştır. Ayrıca Kerr metriği, Reissner-Nordström metriği ve Kerr-Newman gibi çözümler bulunur. Ancak bunların arasında en tutarlı olanı dönen ve yüke sahip olan bir karadelik çözümü olan Kerr-Newman çözümüdür.

$c^{2}d{\tau }^2=(1-r_s/r)c^{2}d{t}^2-(1-r_s/r{)}^{(}-1)d{r}^2-r^2(d{\theta }^2+si{n}^2\theta d{\varphi }^2)$

*Karadeliklerde tekillik dediğimiz sonsuz yoğunlukta bir alan bulunur. Burası genel göreliliğe göre gravitasyonel eğriliğin sonsuz hale geldiği bir noktadır. Dönen karadelik için halkasal dönmeyen için ise bir nokta şeklindedir.

*Olay ufku karadeliğin kaçış hızının ışık hızından büyük olduğu kaçışın olmadığı bir sınırdır. Buradan geçen cisimler gelmemek üzere karadeliğin tekilliğine doğru yol alırlar. Bu noktadan sonra artık olan olayların bilgisi dışarı çıkamadığı için gözlemlerimiz sadece karadeliğin yaptığı etkilerle sınırlıdır.

*Genel göreliliğe göre dönen cisimler bulundukları uzay-zaman dokusunu bükerek kendileri ile birlikte döndürürler. Karadeliklerde dönen bu kısma “Ergosfer” adını veriyoruz. Yaptığı etki çok güçlü olmakla beraber sabit durabilmeniz için bile kurtulma hızına erişmeniz gerekir ki bu da imkansızdır.

*Karadeliğin çekim alanına yaklaşan biri için artık zaman yavaş akmaya başlar ve kişinin gelen ışığı gravitasyonel ışığa kayma olayına bağlı olarak kırmızıya kayar. Yani fotonlar enerji kaybeder. Karadeliğin gravitasyonel etki alanına giren birisi zamanın yavaşladığını hissetmez ta ki diğer gözlemcinin yanına gidene kadar.

*Karadelikler birbirleriyle birleşebilirler ve birleşmenin sonucunda gravitasyonel dalgalar dediğimiz kütleçekim dalgaları ortaya çıkar. Bu etki güçlü bir etki olmakla beraber gittikçe enerjisi azalan bir dalgadır. 2015 yılında LİGO gözlemevi tarafından yapılan gözlemde 36 ve 29 Güneş kütlesindeki iki karadeliğin birleştiği görüldü. Oluşan yeni karadelik 62 Güneş kütlesi büyüklüğündeydi. Geri kalan 3 kütle gravitasyonel dalgaya dönüşmüştü.