Kara Delikler Hakkında Her Şey: 3. Bölüm

Öne Çıkan İçerikler

Yazı dizimizin ilk bölümüne buradan ulaşabilirsiniz.

Yazı dizimizin ikinci bölümüne buradan ulaşabilirsiniz.

Foton Küresi

Foton küresi, bu küreye teğet hareket eden fotonların kara delik etrafında dairesel bir yörüngeye hapsolacağı sıfır kalınlıkta küresel bir sınırdır. Dönmeyen kara delikler için foton küresi Schwarzschild yarıçapının 1,5 katı bir yarıçapa sahiptir. Yörüngeleri dinamik olarak istikrarsız olacaktır, bu nedenle, içeri giren bir madde parçacığı gibi herhangi bir küçük bozulma, fotonu ya kara delikten kaçmasına neden olacak şekilde dışa doğru bir yörüngeye ya da sonunda olay ufkunu geçeceği içe doğru bir spirale yerleştirerek zamanla büyüyecek bir istikrarsızlığa neden olacaktır.

blackhole photon sphere kara delikler

Işık foton küresinden hala kaçabilirken, foton küresini gelen bir yörünge üzerinde geçen herhangi bir ışık kara delik tarafından yakalanacaktır. Dolayısıyla foton küresinden dışarıdaki bir gözlemciye ulaşan herhangi bir ışık, foton küresi ile olay ufku arasındaki nesneler tarafından yayılmış olmalıdır. Bir Kerr kara deliği için foton küresinin yarıçapı spin parametresine ve foton yörüngesinin ayrıntılarına bağlıdır; bu yörünge ileriye doğru (foton kara delik spiniyle aynı anlamda döner) ya da geriye doğru olabilir.

Ergosfer

Dönen kara delikler, ergosfer adı verilen ve hareketsiz durmanın imkansız olduğu bir uzay-zaman bölgesiyle çevrilidir. Bu, çerçeve sürüklenmesi olarak bilinen bir sürecin sonucudur; genel görelilik, dönen herhangi bir kütlenin kendisini hemen çevreleyen uzay-zaman boyunca hafifçe “sürüklenme” eğiliminde olacağını öngörür. Dönen kütlenin yakınındaki herhangi bir nesne dönme yönünde hareket etmeye başlayacaktır. Dönen bir kara delik için bu etki olay ufkunun yakınında o kadar güçlüdür ki, bir nesnenin hareketsiz durması için ters yönde ışık hızından daha hızlı hareket etmesi gerekir.

Ergosphere and event horizon of a rotating black hole %28no animation%29 kara delikler
Ergosfer, olay ufkunun dışında kalan ve nesnelerin yerinde kalamadığı bir bölgedir.

Bir kara deliğin ergosferi, kara deliğin olay ufku ve kutuplarda olay ufku ile çakışan ancak ekvator çevresinde çok daha büyük bir mesafede bulunan ergosurface ile sınırlanan bir hacimdir.

Nesneler ve radyasyon ergosferden normal olarak kaçabilir. Penrose süreci sayesinde nesneler ergosferden girdiklerinden daha fazla enerjiyle çıkabilirler. Fazladan enerji kara deliğin dönme enerjisinden alınır. Böylece kara deliğin dönüşü yavaşlar. Güçlü manyetik alanların varlığında Penrose sürecinin bir varyasyonu olan Blandford-Znajek süreci, kuasarların ve diğer aktif galaktik çekirdeklerin muazzam parlaklığı ve rölativistik jetleri için olası bir mekanizma olarak kabul edilmektedir.

En İçteki Kararlı Dairesel Yörünge (ISCO)

Newton yerçekiminde, test parçacıkları merkezi bir nesneden keyfi uzaklıklarda istikrarlı bir şekilde yörüngede dönebilir. Bununla birlikte, genel görelilikte, dairesel bir yörüngeye yapılan herhangi bir sonsuz küçük içe doğru bozulmanın kara deliğin içine doğru spirallenmeye yol açacağı ve herhangi bir dışa doğru bozulmanın, enerjiye bağlı olarak, içeri doğru spirallenme, apastron ve periastron arasında kararlı bir şekilde yörüngede dönme veya sonsuza kaçma ile sonuçlanacağı en içteki kararlı dairesel yörünge (genellikle ISCO olarak adlandırılır) vardır.

Çarpışan iki karadeliğin simülasyonu

Oluşum ve Evrim

Kara deliklerin tuhaf karakteri göz önüne alındığında, bu tür nesnelerin doğada gerçekten var olup olamayacakları ya da Einstein’ın denklemlerinin hastalıklı çözümleri olup olmadıkları uzun süre sorgulanmıştır. Einstein’ın kendisi yanlış bir şekilde kara deliklerin oluşmayacağını düşünüyordu, çünkü çöken parçacıkların açısal momentumunun hareketlerini belli bir yarıçapta sabitleyeceğini düşünüyordu. Bu, genel görelilik camiasının uzun yıllar boyunca aksi yöndeki tüm sonuçları reddetmesine yol açtı. Ancak rölativistlerin bir azınlığı kara deliklerin fiziksel nesneler olduğunu iddia etmeye devam etti ve 1960’ların sonunda alandaki araştırmacıların çoğunluğunu bir olay ufkunun oluşumuna engel olmadığına ikna ettiler.

Penrose, bir olay ufku oluştuğunda, kuantum mekaniği olmaksızın genel göreliliğin içinde bir tekillik oluşmasını gerektirdiğini gösterdi. Kısa bir süre sonra Hawking, Büyük Patlama’yı tanımlayan birçok kozmolojik çözümün skaler alanlar veya diğer egzotik maddeler olmaksızın tekilliklere sahip olduğunu gösterdi (bkz. “Penrose-Hawking tekillik teoremleri”). [Kerr çözümü, saçsızlık teoremi ve kara delik termodinamiği yasaları kara deliklerin fiziksel özelliklerinin basit ve anlaşılır olduğunu göstererek onları araştırma için saygın konular haline getirdi. Geleneksel kara delikler yıldızlar gibi ağır nesnelerin yerçekimsel çöküşüyle oluşur, ancak teoride başka süreçlerle de oluşabilirler.

Devam edecek…


Astrafizik sitesinden daha fazla şey keşfedin

Subscribe to get the latest posts sent to your email.

Daha Fazla

Yorumlar

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerik