Karadelikler Astronomi alanındaki en havalı konulardan biridir.Ayrıca evrendeki en gizemli cisimlerdendir, içinde ne olduğu ve nasıl çalıştığı tam olarak bilinememektedir.Bir yıldızı, devasa bir termonükleer reaktör olarak düşünebilirsiniz. Bu reaktörün yakıtı, yıldızın çekirdeğinde süregelen füzyon tepkimeleridir. Bu tip tepkimede, hidrojen gibi daha küçük atom numarasına sahip elementler, birbirine kaynayarak helyum gibi daha büyük atom numaralı elementlere dönüşürler. Bu kaynaşma sırasında etrafa bol miktarda enerji saçılır. Bu enerji, yıldızın içindeki atomları dışarıya doğru iter.
Ancak atomların etrafa saçılarak yıldızın dağılmamasına neden olan bir diğer kuvvet vardır: kütleçekimi. Atomlar arası içe doğru olan çekim kuvveti, bu füzyon tepkimesinin dışa doğru olan kuvvetini dengeler. Böylece yıldız, hidrostatik denge adı verilen bir denge halinde kalır.Yıldızın yakıtı bittiğinde kütleçekim kazanmaya başlar,yıldızı giderek sıkıştırır Ölmekte olan bir yıldız, eğer Güneş’imizin üç mislinden daha ağırsa, nötron yıldızı düzeyinde kalamaz, çekirdeğindeki tepkime ve yoğunluk artması devam eder ve “kara delik” haline gelir.
Einstein bize kütlenin uzayı ve zamanı büktüğünü öğretti.Uzay-zamanı bir çarşaf olarak düşünebilirsiniz, ağır bir cisimi üzerine bırakırsanız benzer özellikte çarpıklaşma gözlemleyebilirsiniz.Karadelikler uzayı inanılmaz derecede büker ve kütleçekim alanı oluşturur .
Einstein’ın çalışmalarının yayımlanmasından kısa süre sonra, Karl Schwarzschild tarafından, “Einstein alan denklemleri”nin merkezi bir kara deliğin varlığını içeren bir çözümü yayımlanmıştır.Karadelikleri teleskoplar ile inceleyemezsiniz çünkü ışık emisyonu gerçekleştirmezler,uzun süreler gerçekten olup olmadıkları kanıtlanmamamıştır.Kendisini gözlemlenmesede etkileri gözükebilir,Galaksilerin gözükmeyen bir cisim etrafında döndüğünü bilmek düşündürücüdür.
Kütle çekimsel mercekleme
Newton’un kütle çekim kanunlarına göre kütleniz yoksa kuvvete maruz kalmazsınız ve kuvvet sonsuz hızda ilerlemektedir.Genel görelelik ile kuvvetin uzayın eğikliğinden kaynaklandığını biliyoruz.Işık bu nedenle uzayı takip ettiği için kuvvete maruz kalabilir.Büyük kütleli cisimler etraflarında da büyük bir eğim oluşturur,buradan geçen ışık uzayı takip eder ve bir lens etkisi ortaya çıkar.Karadeliklerde lens etkisi dramatik olabilir.
Schwarzschild yarıçapı:Bir topu nekadar hızlı atarsak Dünya’nın sınırlarından kaçmayı başarabilir? ortalama 11.2 km/sn hıza sahip olması gereklidir daha büyük kütleli gezegenden kaçmak daha zor olucakır ve gereklı hız artıcaktır.Kaçış hızını ışık hızına eşitlediğinizde karadeliklerin yarıçaplarını hesaplayabileceğiniz formüle ulaşırsınız karadelikten ışık bile kaçamaz.G(evrensel kütle çekim sabiti) ve c(ışık hızı ) sabittir bu nedenle yarıçap kütle ile değişmektedir.
Karadelikler neden parlar
Karadelikler adlarından da anlaşılabileceği gibi karanlıklardır.Bir cismi görebiliyorsanız bunu nedeni cisimden yayınlanan ışınlar gözünüze ulaşıyor.Bir ışın veya cisim karadeliğe çarptığında oradan çıkmasının imkanı yoktur.
Karadelikler 2 şekilde ışıma üretebilir.
- Accretion diski
- Hawking ışıması
Accretion diski nasıl ışıma üretir?
Karadelik doğduğunda etrafında patlamadan geriye kalan toz ve gaz bulutu yörüngesine yerleşmeye başlar.Kararsız yörüngede bulunan cisimler Dünya’da bulunan ivmenin milyonlarca katına maruz kalır ve sürtünme ile binlerce dereceye sıcaklığa ulaşırlar bu nedenle farklı dalga boylarında ışıma yaparlar.Yıldızlar’da gezegenler gibi kendi etrafında dönebilir açısal momentumun korunumundan karadelikler çok hızlı dönmektedir.
Rölativistik jet: Rölativistik jetler iyonize olmuş ve hızı ışık hızına yakın olan karadeliğe düşmekten kurtulmuş maddeden oluşur.Karadeliklerin merkeze yakın bölgelerinden yayımlanırlar, trilyonlarca kilometre uzunluğa sahip olabilirler.
Hiçlikten Her Şeye
Elinizde kapalı bir kutu olduğunu düşünün, bütün gaz atomlarını çıkartsaydınız geriye ne kalırdı? Kuantum mekaniğine göre hiçliğe ulaşamazsınız her zaman ortamda parçacık bulunur.Kuantum Dalgalanma sonucunda sanal parçacıkların madde-antimadde çiftleri hiç yoktan var olabilmektedir. Sanal parçacıklar, Kuantum Alan Teorisi dahilindeki matematiğin bir sonucu olarak ortaya çıkan, detayları henüz tam olarak anlaşılamamış bir konsepttir. Casmir deneyi ile etkileri gözlemlenebilir.
Uzayı kaynayan bir su veya dalgalı bir deniz gibi düşünebiliriz,sürekli olarak parçacık çiftleri rastgele olarak oluşmakta ve birbirlerini sönümlemektedir.Kuantum mekaniksel olgular çok küçük seviyede gözlemlenebilir denizden uzaklaştığımızı hayal edersek yavaşça dalgalar kaybolmaya başlar.Aslında enerji korunum yasası kısmi olarak ihlal edilmektedir sonuçta enerji korunur fakat bir süreliğine yoktan enerji var olmuştur. 0’ı bir anlığına (+3 -3) şeklinde ifade etmek gibi.
Peki oluşan bu madde-anti madde çiftleri karadeliğin olay ufkunda oluşursa ne olur.Anti-madde karadelik tarafından yutulur ve madde serbest kalır bunu Hawking ışıması olarak algılarız.Karadelik yayılan ışının enerjisini kütlesi ile ödemiştir yani her ışıma yaptığında giderek hafifler ağırlığını kaybettikçe yüzey alanı kazanmaya başlar ve daha da hızlı ışıma yapar ve sonunda patlar.Hawking ışıması gözlemlenmemiştir.
Evrendeki madde,anti-madde oranını hesapladığımızda evrenin toplam enerjisinin 0 olduğunu buluyoruz.Bu bize Hawking ışımasından tanıdık gelmiş olabilir.Hiçlikten madde oluşabileceğini biliyoruz,bunu mümkün kılan Enerji ve zaman arasındaki belirsizliktir.
Momentum ve hız arasında olduğu gibi Enerji ve zaman arasında da belirsizlik vardır.Bir elektronun nekadar hızını bilirseniz okadar az kesinlikte konumunu bilebilirsiniz.Bir parçacık çifti oluştuğunda nekadar fazla kütleye(E) sahiplerse okadar az süre(t) yaşabilirler.Hiçlikten parçacıklar oluşuyorsa neden bir evren oluşmasın sonuçta toplam enerji herzaman 0 kalmaktadır.Şanslı bir kuantum dalgalanması özel koşullarda üstel bir şekilde büyüyerek evrenimizi veya evrenleri oluşturmuş olabilir.
Enerji ve zaman arasındaki belirsizlik kuvvet menzillerini de açıklamaktadır.Elektromanyetizma’nın kuvvet taşıyıcısı fotondur,fotonun kütlesi 0’dır,denklemde enerji küçüldükçe zaman artar foton enerji kaybetmediği sürece sonsuza kadar yaşar ve Elektromanyetizma’nın menzili sonsuz olur.Güçlü nükleer kuvvetin taşıyıcı parçacığı ise ağır bir kütleye sahiptir ve kısa ömürlüdür,bu nedenle parçacığın yaşayabileceği süre ve hızı kısıtlı olduğundan etki alanı da sınırlıdır.Günlük hayatımızdaki fizik kanunları her ne kadar deterministik ve basit gözüksede arka planda şansa bağlı ve karmaşık süreçler işlemektedir.
KAYNAKÇA:
https://tr.wikipedia.org/wiki/S%C4%B1f%C4%B1r_Enerjili_Evren_Teorisi
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_fluctuation
https://www.kitapyurdu.com/kitap/hic-yoktan-bir-evren/295751.html%26filter_name%3Dhi%C3%A7%20yoktan%20bir%20evren
https://www.dr.com.tr/Kitap/Evrenin-Zarafeti/Brian-Greene/Bilim/Tubitak-Kitaplari/urunno=0000000282739
https://tr.wikipedia.org/wiki/Casimir_kuvveti
Yazar
Ömer Özgür
ARTIFICIAL INTELLIGENCE
