KARA DELİKLER - ALBERT EINSTEIN

 Destek olmak isterseniz reklamlara ücretsiz tıklamanız yeterli. Teşekkürler

  Kara delikler, Einstein'ın genel görelilik kuramının tuhaf tahminlerinden biridir. Dev bir nesne yeterince küçük bir hacme sıkıştırıldığında, karadeliğe dönüşerek uzay-zamanda çok ilginç bir değişikliğe neden olur. Çok küçük hacme sıkışan kütle bir kara delik oluşturur ve kendine yakın olan her şeyi içine çeker. Işık dahi kara delikten kaçamaz. 

 Bir cismin karadeliğe dönüşmesi için sıkıştırması gereken hacim çok küçüktür. Örneğin güneş tüm kütlesini korurken yarıçapı 3 km olan bir kürenin içine hapsolursa karadeliğe dönüşür. Schwarzschild yarıçapı olarak adlandırılan bu kritik değer, kütle ile doğru orantılıdır. Başka bir deyişle, kütlesi güneşin iki katı olan bir cismin karadeliğe dönüşebilmesi için yarıçapının 6 km'den az olması gerekir. 

 Bu kadar büyük bir nesnenin tüm kütlesi, bu kadar küçük bir hacme itilebilir. Örneğin, yeterli büyüklükteki bir yıldızın yakıtı biterse, artık kendi yerçekiminin etkilerine dayanamaz ve size çöker. Bu çöküş, yıldızın önemli bir bölümünü çok küçük bir hacme sıkıştırır. Nötron yıldızları, bozunma ve bunun sonucunda ortaya çıkan yıldız patlaması sonucunda  oluşabilir. Nötron yıldızları genellikle 1020 km yarıçapındadır ve Güneş'in kütlesinden biraz daha büyük bir kütleye sahiptir. Başka bir deyişle, neredeyse kara delik olacak kadar yoğundurlar. Ürettikleri yerçekimi etkileri elbette çok güçlüdür, ancak kara deliklerle karşılaştırılamaz. Patlayan yıldız yeterince büyükse, çöküşün neden olduğu sıkıştırma, doğrudan bir kara delik oluşumuna yol açar. Kara deliği çevreleyen Schwarzschild yarıçap küresinin yüzeyine, daha sonra açıklanacak nedenlerden dolayı olay ufku denir. Bu ufuktan gelen her şey duyulmaz olacaktır. Işık bile buradan çıkmıyor. Bu nedenle bu nesnelere kara delikler denir. 

 Ancak olay ufkunun dışında, kara deliğin çekim gücünün ne kadar güçlü olduğunu görmek kolaydır. Örneğin, daha önce görülen zaman genişlemelerinin etkileri, olay ufkunun hemen dışında mümkün olan en yüksek seviyelere ulaşır. 

 Saati çok güçlü bir zincirin farklı kısımlarına yerleştirip bir kara deliğe asarsanız, ufka yakın saatin yavaşladığını göreceksiniz. Bu, bildiğimiz yerçekimi zaman genişlemesinin etkisidir. Ancak burada ufka  yaklaşan saatin yavaşlama hızının sıfıra mümkün olduğunca yakın olduğunu görebiliriz. Zincirin ucunu kırmadan ufka dokunabiliyorsanız, saat o uçta durmalı ve  zaman geçmemiş demektir. Yerçekimi zaman genişlemesi ile doğrudan ilgili olan kırmızıya kaymalar da ufkun hemen üzerinde zirve yapar. Ufukta meydana gelen ve yerçekimi yönüne karşı yukarı doğru hareket eden ışık, sonsuza ulaştığında  büyük bir kırmızıya kaymaya neden olur.

  Örneğin, ışığın başlangıç ​​noktası ufkun Schwarzschild yarıçapının üçte biriyse, ışık sonsuza ulaştığında dalga boyu iki katına çıkar. Işık aşağıya doğru yayıldıkça kırmızıya kayma artar. Bu nedenle başlangıç ​​noktası ufka yaklaştıkça kırmızıya kayma oranı sonsuz hale gelir. 

 Işık olay ufkunda görünseydi, sonsuz olmazdı, ancak üzerindeki noktaya ulaşmadan önce tam olarak sonsuza kırmızıya kayması gerekiyordu. Kırmızıya kaymanın sonsuz olması, bu noktadan yayılan ışığın hiçbir zaman yükselmediğini gösterir. Başka bir deyişle, olay ufku asla geri dönmediği yerdir. Kara deliklerde ışık sapması da çok aşırıdır. Ufka yakın geçen ışık, deliğin etrafından geçebilir ve deliğin başladığı yere geri dönebilir. Hatta yaklaştıkça birkaç tur bile atabiliyor. 

 Bu nedenle, bir kara deliğe bakarsanız, çoklu halkalarda arka plan nesnelerinin görüntülerini görebilirsiniz. En dıştaki ilk halka, dönmeden bir kara delikten geçen ışığın  normal sapmasından oluşur. İçindeki halka da deliği dolaştıktan sonra bize ulaşan ışıktandır. 

 Ayrıca kendi fotoğraflarımızı da görüyorum. Ancak Einstein halkaları adı verilen bu görüntüler o kadar incedir ki aynaya bakıyormuş gibi hissetmezsiniz. 

 Aşırı ışık sapmasına başka bir  örnek de şudur: ışık, ufkun  üzerindeki Schwarzschild yarıçapının yarısından bir noktadan yatay olarak yayılırsa, dairesel bir yol izler ve deliğin etrafında sonsuza kadar döner. Yani, bir anlamda, bir kara delik, ışığı bir uydu gibi yörüngeye sokmak için yeterli yerçekimi kuvvetine sahiptir. Kısacası olay ufkunun dışında bir kara deliğin çekim gücüne tanık oluyoruz. Çünkü burada bahsedilen yerçekiminin tüm etkilerini mümkün olan en yüksek seviyede görebilirsiniz. Peki kara delikler dışarıda bu kadar büyük bir değişiklik yapıyorsa olay ufkunda ne yapıyorlar? 

 Genel görelilik, olayların ufkunda alışık olmadığımız tuhaf değişimler olduğunu gösteriyor. Kara delikler uzay-zamanı değiştirerek "zaman" ve bir uzaysal boyutun (merkeze  giden yol) dahili olarak değiş tokuş edilmesini sağlar. Genel görelilik kuramında böyle bir şey bulmak aslında normaldir, çünkü uzay-zamanı ayrı ayrı değil tek bir çatı altında düşünürüz. Ama tam olarak kavramak o kadar kolay değil çünkü yeni olduğumuz bir şey. 

 Kısacası olayın ufkuna girenler için  zamanın geçişi ve merkeze doğru hareket demektir. Bu kişi için  zamanın bittiği yer kalptir. Yani bitmemiş bir işi erteleyebileceği  son nokta bu. Merkeze vardığınızda zamanınız tükeniyor.

 Bu nedenle, bir kara deliğin yüzeyi, nedensel bir ilişki kurulamayan iki tür olayı  ayıran bir uzay-zaman sınırı görevi görür. Bu nedenle bu yüzeye "olay ufku" da denir. 

 Mesaj içeriden dışarı çıkamadığı için içeride oluşan ışık ve diğer şeyler de dışarı çıkamaz. Bunun nedeni, kara deliğin muazzam çekiciliğinden kaynaklanıyor olabilir. Başka bir deyişle, karşı konulamayan ve ters yönde hareket ettirilemeyen çok güçlü bir yerçekimi kuvvetine sahiptir. Ancak genel görelilik kuramı, "kuvvet" kavramına dayanmadan böyle bir açıklama yapma eğilimindedir. Özetle, buradaki yerçekimi o kadar güçlü ki, ufukta merkeze doğru gelecek yönde dönüyor. Yaptığımız sonuçlar doğru çünkü zamanda geriye gidemiyoruz. 

Ayrıca Berna, karıncaların ufka yaklaştıkça düşme oranlarının düştüğünü doğruladı. Bunun  nedeni yerçekimi zamanındaki gecikmedir. Aslında karıncalar, ufka çok yakın olabilen üçüncü bir gözlemci için çok hızlıdır. Ancak Berna'nın saati çok daha hızlı değişiyor çünkü bu üçüncü gözlemcinin saati biraz hareket ediyor. Böylece Berna, Ali'nin saatinde çok yavaş hareket ettiğini görür. Ayrıca Berna'ya göre karıncaların ufka ulaşması sonsuza kadar sürecek. Ufku geçmeyin. Bu aslında bir tür illüzyondur. Temel olarak, ufkun yakınından gelen ışığın yükselmesi ve Berna'ya ulaşması çok uzun zaman alır. Işık ufkun yakınında üretilirse bu süre daha da uzundur. Berna  rokette süresiz olarak beklese bile Ali'nin Wright'ı Berna'ya ulaşmaya devam edecek. Tabii ki, yerçekimi kırmızıya kaymasının etkileri de burada dikkate alınmalıdır. Berna, karıncalardan gelen ışığın giderek daha da kızardığını görür. Dolayısıyla bir süre sonra bu ışık kızılötesi menzile kayar ve  insan gözüyle algılanamaz hale gelir.  

 Ali'ye göre sonbahar sonsuza kadar sürmeyecek. Ali'nin saatinin Berna'nın saatinden daha yavaş hareket ettiğini ve işliyor olduğunu ve ufka yaklaştıkça yavaşlamasının arttığını unutmayın. Yani saatinize bakıp ufka ulaşmanın ne kadar sürdüğünü ölçmeye çalışırsanız, sınırlı bir süre bulacaksınız. 

 Ali hala yaşıyorsa ufku geçtiğinde garip bir şey hissetmez. Ve yine, sınırlı bir süre içinde tekilliğe ulaşır. 

 Karıncalarla ilgili temel sorun, serbest düşen nesnelere etki eden gelgit kuvvetidir. Kara deliklerin çapı çok küçüktür, dolayısıyla oluşan gelgit kuvvetleri de çok güçlüdür. Bu kuvvetler düşen cismi yatay olarak sıkıştırır ve dikey olarak gerer. Nispeten küçük kara delikler için, karıncalar ufka ulaşmadan çok  önce gelgit kuvvetleri tarafından spagetti ile karşılaştırılır. Tekilliğe ne kadar yakınsanız, bu kuvvetler o kadar büyük olur. Tekilliğin etrafındaki atomlar bile bu kuvvetler tarafından yok edilir. Yani bir karınca bir tekilliğe düştüğünde ne olduğunu anlamak asla mümkün değildir. Kara deliklerin yer gözlemlerimizde tespit edilmesi kolay değildir. Sadece görünmez olmakla kalmaz, aynı zamanda hacmi de çok küçüktür. Bunları tespit etmek için gök cisimlerinin ve onları çevreleyen gazların davranışlarını incelememiz gerekir. Bu tür araştırmalar sonucunda kara delik olması muhtemel birçok nesne keşfedilmiştir. Örneğin, galaksimizin merkezindeki Samanyolu'nun 4 milyon güneş kütlesine sahip bir kara delik olduğu düşünülüyor.

 Kara deliklerin oluşumuna yol açan tüm kütleler de merkezileştirilmelidir. Bunun nedeni, olay ufku içindeki tüm nihai gelecek noktaları olmasıdır. Genel görelilikte, merkezi matematiksel olarak süreksiz olan  bir noktaya karşılık geldiği için "tekil nokta" olarak adlandırılır. 

 Madde ve enerji bir tekilliğe ulaştığında ne olur sorusunun cevabı kolay değildir. Tekilliğin hacmi yoktur, dolayısıyla buradaki yoğunluk sonsuz olmalıdır. Ancak kuantum teorisine göre hiçbir şey boş hacimlere sığmaz. Bu nedenle, genel görelilik teorisi burada yetersizdir. Tekilliği açıklamak için hem kuantum teorisini hem de genel göreliliği içeren daha geniş bir teori kullanmamız gerekiyor. Pek çok bilim adamı böyle bir teoriyi düşünmüş, ancak yine de tatmin edici  bir sonuca varamamıştır. 

 Son olarak bir kara deliğin içine düştüğümüzde neler olacağını görelim. Tabii ki, farklı gözlemcilerin bu süreç hakkında farklı görüşleri var. Ali ve Berna'nın kara delikten güvenli bir mesafede rokete ilk bindiğini ve iticilerin roketi bu konumda  tuttuğunu varsayalım. Ardından, karıncaların zıplamasına izin verin. Öncelikle sürece roketin üzerinde duran Berna'nın gözünden bakalım.