Karadelikler İle İlgili Bilgiler

Karadelikler Nedir

Başlangıçta, oldukça normal olan yıldızlar bünyesindeki yakıtlarını zaman içerisinde kaybederek kütlesi, en az 10 güneş kütlesi kadar olan yıldızların kütleçekimine yenik düşerek tekillik oluşturmak üzere, uzayzaman dokusunu bükmesi ve sonucunda ışığın ve maddenin kaçamayacağı bir "Karadelik" oluşturur. Karadeliklerle ilgili bilmemiz gereken bazı terimler vardır bunlar:

Tekillik: Karadeliklerin merkezinde yer alan bu tekillik, uzay-zamanın sonsuza kadar büküldüğü ve çekim gücünün sonsuz olduğu bir noktadır. Bu tekillik, genel görelilik teorisinin sınırlarında yer alır çünkü burada tüm kütle ve yoğunluk bir noktada toplanmış olur. Bu, çok büyük kütleli bir yıldızın çökmesinin sonucunda oluşur.

Özellikleri:

Yoğunluk ve çekim kuvveti sonsuz olur.

Zaman ve uzay anlamını kaybeder.

Genel görelilik, tekillik bölgesindeki koşulları açıklamakta başarısız olur. Bu nedenle, bu noktayı doğru bir şekilde modellemek için kuantum kütle çekimi gibi yeni teorilere ihtiyaç vardır.

Olay Ufku: Olay Ufku, bir karadelik etrafındaki kritik sınırdır ve uzay-zamanın temel özelliklerinden biri olan bu kavram, karadeliklerin en belirgin özelliklerinden biridir. Olay ufku, karadeliğin iç ve dış bölgelerini ayıran bir "sınır"dır. Bir nesne bu sınırı geçtiğinde, hiçbir şey, ışık dahil, geri çıkamaz ve olay ufkunu geçmek, "geri dönüşü olmayan" bir noktayı işaret eder.

Karadeliklerin Oluşumu

Karadeliklerin oluşumunu anlamak için herşeyden önce, kütleçekim ve yıldızlardaki gazların yaptığı itici kuvveti anlamamız gerekir. Bunu anlamanın en iyi yolu, elinize birer balon almak ve buna üflemek. Üflediğinizde nefesiniz balonun kenarlarını ittirmesi veya dengelemesi, gazların itici kuvvetine örnek iken balonun nefesinize karşı uyguladığı kuvvet ise kütleçekim kuvvetine örnektir. Ancak gazların itici kuvveti, yakıtı tükendiği zaman kütleçekim kuvveti baskın gelerek yıldız büzülmeye başlayacaktır.

Büzülen yıldız kütlesini koruyacak ve uzay zaman'da tekillik oluşturmak üzere çökerler. Bizlere yıldızın hangi kütlelerde; Karadeliğe, Beyazdeliklere, Nötron yıldızlarına dönüşeceğini söyleyen değer nedir? birçok kaynakta bu değer veya sınırın "Chandresekhar" sınırı olduğu söylenir. Ancak Karadeliklerin oluşumu, genellikle bir yıldızın kütlesine ve evrimsel sürecine bağlıdır. Bu bağlamda, karadeliklerin oluşumunu açıklamak için Chandrasekhar Sınırı değil, Tolman–Oppenheimer–Volkoff (TOV) sınırı ve yıldızın başlangıç kütlesi gibi faktörler önemlidir.

Çöken yıldızlar herzaman kusursuz dairesel bir yapıya mı sahiptir? Kanadalı bilim insanı Werner Israel ile birlikte 1967’de köklü bir değişim yaşandı. Werner Israel genel görelilik temelinde, dönmeyen karadeliklerin oldukça basit olması gerektiğini gösterdi; buna göre söz konusu karadeliklerin merkezindeki yıldızlar bütünüyle küreseldi ve büyüklükleri yalnızca kütlelerine bağlıydı. İlkin Israel’in kendisi de dahil olmak üzere pek çok insan karadeliklerin bütünüyle küresel bir nesnenin çökmesi ile oluştuğunu öne sürmekteydi.

Roger Penrose ve John Wheeler, bir yıldızın çöküşü sırasında gerçekleşen hızlı hareketlerin yaydığı kütleçekimsel dalgaların yıldızı daha da küresel hale getireceğini ve durağan bir hale gelene kadar bütünüyle küresel olacağını ileri sürdü. Bu görüşe göre, biçimi ve içsel yapısı ne kadar karmaşık olursa olsun, dönmeyen bir yıldız kütleçekimsel çöküşünün ardından büyüklüğü yalnızca kütlesine bağlı olan bütünüyle küresel bir kara delikle sonuçlanacaktı.^[1]

1963 ‘te Yeni Zelanda doğumlu Roy Kerr dönen karadelikleri genel göreliliğe uygun denklemler ile şu sonuca vardı: Dönen Karadelikler (Kerr) sabit hızla dönüyor, büyüklükleri ve şekilleri yalnızca kütlelerine ve dönüş hızlarına bağlı kalmalıdır dedi. Eğer dönme yoksa karadelik bütünüyle küresel olarak kalacaktır. Ancak dönme durumu 0 (sıfır) olmadığı durumda dünya ve güneşinkine benzer durum olan, ekvatordan şişkin kutuplardan baskın bir biçime büründüğünü bizlere açıklamıştır.

Karadelikler ile ilgili hesaplamalar yapmamız için, karadeliğin yarıçap (r) değişkenini bulmamız gerekir ve bu hesaplamaları yapmamızı sağlayacak olan denklem:

$r=2GM/c^2$

Bu denklem “Scwarzschild” denklemi olarak geçmektedir ve bize karadeliklerin, olay ufkunun yarıçap değişkeninin değerini vermektedir. Bu denklem sayesinde, karadelikler ile ilgili şu hesaplamaları yapabiliyoruz; Kaçış hızını hesaplama, dönme ve yüklü karadeliklerin modellenmesi, çekimsel merceklenme gibi etkileri anlamamızı sağlar.

Bir karadeliğin kütlesini bulmamız için gereken denklemi yine “Scwarzschild” denkleminden çıkartabiliriz bu denklem ise:

$M=Rs.c^2/2G$

Bu denklem, kütle M, Scwarzschild yarıçapı Rs, Yerçekimi sabiti G, ve ışık hızı C ışık hızı arasındaki ifadeyi temsil eder.^[2]