TEMELPARCAÇIKLAR KARADELİKLER

1. TEMELPARCAÇIKLARKARADELİKLER 060101014 ERCAN ÖZDEMİR DANIŞMAN:YRD.DOC.JALE SÜNGÜ

2. KARADELİKLERİN GİZEMİ

3. TARİHSEL GELİŞİM Kara deliğin var oluş tarihi 200 yıldan daha eskilere dayanır. Kara delikleri tartışan ilk kişi 1783 yılında bunlar hakkında yazı yazmış olan John Michelladl Cambridge’ li biridir. Onun fikir şöyleydi ; “ Yeryüzünün yüzeyinden bir gülleyi dikey olarakyukarı doğru ateşlediğimizi varsayalım.gülle yukarıdoğru giderken kütlesel çekim tarafındanyavaşlatılır.Sonunda yukarıya gitmeyi durduracakyeryüzüne geri düşecektir.ama belli bir kritik hızdanfazlasına sahip olsaydı hiçbir zaman yükselmeyidurdurmayacak ve geri düşmeyecek, uzaklaşmayadevam edecekti.”.

4. 1915 yılında kütlesel çekimin ışığı nasıl etkilediğiEINSTEIN’ın genel görelilik kuramında tutarlı bir hal almıştır.

5. 1969'da Amerikalı J. Wheeler tarafından adlandırılan karadelikler sonsuz yoğunlukta madde taşıyabilen gök cisimleridir. Güneş'ten yüzlerce kere daha büyük olan yıldızlar, yaşamlarının sonunda o kadar küçülürler ki bir nokta kadar boyutsuz, hacimsiz bir yapıya bürünebilirler. Öyle ki, bu yapıdan bir çay kaşığı kadar almaya kalksanız: tonlarca maddeyi taşımanız gerekir. Bu yoğun ve kavranılması güç oluşumlar, karadeliklere çok yoğun ve etkili bir çekim alanı kazandırır. Nitekim, A.Einstein'ın özel relativite teorisinde belirttiği "evrendeki en yüksek hıza sahip ışık" bile karadeliklerin yeterince yakınına geldiğinde bu güçlü kütle çekimine yenilerek, karadelikler tarafından yutulur. VVheeler, hiç şüphe yok ki, üzerine gelen ışığı yutabildiğinden dolayı karadeliklere bu ismi vermişti.

6. 1978 de Harvard Üniversitesi fizikçilerinden Jonathan Crindlay "Çok çok büyük bir kütleyi alıp sıkıştıra sıkıştıra nokta halinde bir hiçe dönüştürdüğünüzü düşünün. Düşünmesi bile rahatsız ediyor." demektedir. 1980 de Harvard Smithsonian Astrofizik Merkeziaraştırmacılarından HerbertGorsky ve AndreaDupreebu yıldızların, kütlesi Güneşinkinin binlerce katı olanbir kara delik çevresinde dönmeleri olasılığından sözediyorlar Samanyolu'nda daha birçok kara delik olabilir.Gökbilim kataloglarında M87 ve NGC6251 diye bilineniki galakside şiddetli kabarmaların gözlenmesi, bugalaksilerde kara delik bulunabileceği izleniminiuyandırmaktadır.

7. 1970’li ve 1980’li yıllarda yapılan çeşitli gözlemler, galaksilerin içindeki ve galaksiler arasındaki kütleçekimsel güçlerin görünürdeki (zahiri) etkisini açıklayabilecek yeterince gözle görülür madde olmadığını kanıtlamıştır. Bu saptama, doğal olarak, evrendeki maddenin azami % 90’ının ışık yaymayan ya da normal baryonik madde ile etkileşime girmeyen bir madde türününden (karanlık madde) oluştuğu sonucuna varılmasını sağlamıştır

8. Karadeliklerin gözlemlenmesi  Karadelikler, üzerlerine gelen her maddeyi ve ışığı kolayca emebildiklerinden dolayı hiçbir zaman doğrudan gözlenemezler. Çünkü, bir cismi görebilmemiz İçin, ancak ondan bize ışık ışınlarının gelmesi gerekir. Bir karadelik ise, uzaydaki gaz ve tozları toplarken çevresindeki uzayda bir takım değişiklikler yapar. İste. onları bu etkilerinden yararlanarak, dolaylı yoldan gözleyebiliriz. 

10. Güneş'in çevresinde ışığın eğrilmesi çok az olduğundan, ışık 1.64 sn'lik bir acı farkıyla eğilir. Ama bunu karadelikler için düşündüğümüzde, saptırıcı etkinin çok daha büyük olduğunu görürüz. Bir karadeliğin arkasında bulunan bir yıldızdan çıkan ışının bize ulaşabilmesi için en az iki yolu vardır. Işık ısınlarının her biri karadeliğin bir yanından gelmek üzere ayrılarak bize ulaşırlar. Dolayısıyla biz bir yıldızı ikiymiş gibi görürüz. Bu olaya "çekimsel mercek" etkisi denir.

11.  1970'de Amerika'nın uzaya gönderdiği bir x-ısını uydusu olan "Uhuru" uzaydan ilginç bir takım veriler elde etti. Daha bir yılını doldurmamıştı ki Uhuru, Kuğu takımyıldızının en parlak yıldızı olan Cygnus x-l'de çok yoğun x-ışını yayılımı buldu. Cygnus x -l saniyede bin kereden fazla titreşiyordu. Bu da sözü edilen ışık kaynağının boyutlarının, beklenenden çok daha küçük olduğunu gösteriyordu. Dikkatle yapılan gözlemlerin sonunda bu yıldızın HD226868 tarafından beslenen bir karadelikti. Teorilerin, yıllar önce öngördüğü sonuçlar, gerçekleşmişti.    İzleyen yıllarda, uzaya bir çok x-ışını uydusu gönderildi. Bu uydular da 339 ayrı x-ısını kaynağı hakkında bilgi toplayan Uhuru'nün izinden giderek, bize evrenin x-ısmı haritasını çıkardılar. Bu haritada özellikle Circu-nus x-l. GK339-4 ve V861 Scorpiikaradelik olarak kabul edilen ilk gök cisimleridir. 

13. Eğri uzay zamanın anlamı  Genel görelilik kuramı, kütle çekiminin nasıl islediğini anlatır. Ama bunu yaparken; hiçbir zaman çekimi bir kuvvet olarak düşünmez. Bunun yerine, cisimlerin çevresindeki çekim alanlarının, uzay ve zamanın bükülmesi sonucu oluştuğunu söyler. Cisimler, içerdikleri kütlelerine oranla uzayda çukurluklar oluşturur. Ve zamanın akışını yavaşlatır. Ancak uzayın derinliklerinde, tüm çekim kaynaklarından uzakta, uzay ve zaman tam anlamıyla düzdür. Çekim alanının gücü arttıkça uzay-zaman eğriliği de artış gösterir. Bütün bunlardan çıkan sonuç şudur: Madde uzay-zamanın nasıl eğileceğini, uzay-zaman da maddenin nasıl davranacağını belirler.    Uzay-zaman düşüncesine somut bir örnek olarak sunu verebiliriz: Ilık bir yaz gecesi uzaya baktığınızı düşünün. Binlerce yıldız, gözlerinizin önüne serilmiştir. Bize en yakın yıldızlardan olan Sirius'a gözlerimizi kaydırdığımızı hayal edelim. Sirius. güneş sistemine yaklaşık 8,5 ışık yılı uzaklıktadır. Bu ise; o yıldızdan çıkan bir ışık ışınının gözümüze ancak 8,5 yıl sonra ulaşabildiğini bize anlatır. Yani yıldıza bakmakla onun 8,5 yıl önceki halini görmekteyiz. Ya 250 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksiyi gözlemlediğimizi düşünsek? Tahmin edersiniz ki; galaksinin yeryüzünde dinazorların hüküm sürdüğü devirlerdeki görüntüsünü algılarız.   Sonuç olarak, yıldızlara bakmakla uzayın zamandan ayrı düşünülemeyeceğini kavrarız. Çünkü, gökyüzünü incelerken, aslında evrenin geçmişine bakmaktayız. İşte. birbirinden ayrı olarak düşünmediğimiz bu dört boyutlu anlayışa (en. boy. yükseklik, zaman) uzay-zaman denir. Nasıl, bir cetvel uzunluğu ölçüyorsa . kolumuzdaki saat de zaman yönünde uzaklığı ölçer

14. Einstein kuramın matematiksel ispatı yanında bir de deney önerdi. O'na göre Güneş de ışığı belli bir oranda saptamalıydı. 1919'da bir Güneş tutulması esnasında, uzaydaki konumu önceden bilinen bir yıldız üzerinde gözlem yapıldı. Gerçekten de. yıldızın ışığı Güneş'in yanından geçerken: uzay-zaman eğriliği nedeniyle önceki konumundan daha açıkta görülüyordu. Gözlem sonunda elde edilen sayılar da teorik hesaplarla bulunana yakındı. 60 yıl boyunca tekrarlanan diğer deneyler de Einstein'i haklı çıkardı. Günümüzde de çok hassas aletler yardımıyla, uzayda yapılacak bir deney düşünülüyor. Dünyanın dönme ekseninin bulunduğu düzlem üzerine, yaklaşık 640 km yüksekliğe yerleştirilecek GP-B kütle çekim aracı en hassas uzay-zaman gözlemini yapacak.    Görelilik kuramı, uzayın eğriliğine bağlı olarak zamanın da akışının yavaşlayacağını belirtir. Uzayda, eğim ne kadar fazlaysa o bölgede aynı oranda. zaman yavaş işler. Eğimin en fazla olduğu yerler de gök cisimlerinin merkezleridir. Merkezden uzaklık arttıkça zamanın büzülmesi de azalır. Çok katlı bir binanın zemin katı ile en üst katı arasındaki zaman farkı ilk defa 1960'da ölçülebildi. Günümüzde ise, en hassas saatler olan atom saatleriyle yapılan çeşitli deneyler de bu ilkeyi destekledi.

15. Karadeliklerin yapısı ve çeşitleri Yıldızların sonları içerdiği kütlelere göre tespit edilir. Eğer kütlesi güneşin kütlesinden 1.5 kat ve daha azsa yıldızlar, yapılarında bulunan hidrojeni önce helyuma sonra da helyumun tamamını karbon ve oksijene çevirerek yakarlar. Artık yıldızın tüm enerjisi bitmiş ve yıldız beyaz cüce haline gelmiştir. Beyaz cüceler oluşurken, atomlar öyle büyük kuvvetlerle sıkışır ki, çekirdeğin etrafında dolanan elektronlar, çekirdeklerinden ayrılırlar. Yıldız dünyamızın boyutlarına değin küçüldüğünde, elektronlar uygulanan yüksek basınca karşı koyar ve yıldızın artık daha çok büzüşmesini önlerler.

16. Oppheimer, nötron yıldızının yukarıda saydığımız özellikleri üzerinde çalışırken bir an, incelediği yıldızın kütlesinin Güneş kütlesine göre 2.5 katı ve fazlası olduğu durumu düşündü. Hiçbir doğa kuvveti, böyle bir yıldızın basıncını dengeleyemezdi. Saniyeler içinde elektronlar, nötronlar ve protonların birbiriyle karışması sonucu, yıldız daha fazla küçülüp uzayı diğer gök cisimlerinden daha çok eğerdi. Bunun sonunda, küçülme o kadar anlamsızlaşır ki artık ortada ne nötron, elektron, kuark ne de madde vardır. Sadece, boyutsuz bir nokta olan "tekillik"vardır orada...İşte KARADELİKLER...    Çökme sonucu uzay-zaman eğrileri o kadar artmıştır ki. artık yıldıza ilişkin hiçbir şeyi algılayamadığımız an yıldızın, "olay ufkunun" altında kaldığını kabul ederiz. Olay ufku bizim, hiçbir fiziksel incelemede bulunamadığımız uzay parçasıdır. Çünkü olay ufkundan ötesini, bizim yasalarımızla açıklayamayız. Adeta başka bir evrendir orası ve orada ne olup bittiğini bilmenin bir yolu yoktur. Bir yıldızın olay ufku ,yıldızın çökmeden önceki kütlesiyle yakından ilişkilidir. Örneğin, kütlesi. Güneş'in kütlesinin 10 katı olan bir yıldız, çapı 60 km olan bir olay ufkuna sahiptir. Kütle arttıkça, olay ufku da genişler. 

17. Einstein, önceleri her ne kadar görelilik kuramıyla uzayda çok yoğun maddelerin varolamayacağını İspatlamaya çalıştıysa da, kıvrak zekasının yanıldığı bir nokta da bu olmuştu. Kuramının öngördüğü etkiler, karadeliklerin yakınında inanılmaz boyutlarda artış gösterir. Örneğin, kütle çekiminin yeryüzünde zamanı yavaşlattığı biliniyorken. karadeliğin olay ufkunda zaman tümüyle durmaktadır. Eğer. korkusuz bir astronotun karadeliğe doğru ilerlediğini düşünürsek O'nun saatinin bizimkine göre yavaş çalıştığını farkederiz. Olay ufku geçildiğinde ise. zaman sonsuza değin duracak fakat astronotun bundan haberi olmayacaktır. Çünkü kendi vücut faaliyetleri de aynı oranda duracaktır, Bu uzun adamının haberdar olacağı bir şey varsa o da ışık hızıyla karadeliğin tekilliğine doğru çekildiğidir. 

18. Karadeliklerin tuhaf özellikleri Bir karadeliği anlamak, onun sebep olduğu uzay-zaman eğriliğini incelemek demektir. 

19. Kara deliklerin 3 belirgin özellikleri vardır;kütle,elektrik yükleri ve açısal momentum. Onları keşfetmek için, çevrelerindeki cisimlere bu etkilerde bulunmaları bize yardımcı olur. Kara delikler sıcak mıdır ,soğuk mudur? İşte bu soruya net bir cevap verilemez.çünkü çok büyük bir kütlenin varlığı inanılmaz bir sıkışmaya yol açıyor ki ; bu da kara deliğin sıcakmı soğuk mu olduğundan ziyade içeride nelerin olduğunudüşündürüyor.Fakat 2 türlü yorum yapabiliriz: Kara delik bu evrende sonsuz yutan bir şeyse bu hareketinlimitleri(klasik fizik ile geometriyi birleştirirsek) olacağından sıcakolabilir. Ama çekim gücü yuttuğu maddelerin hareket etmesine izinvermeyecek kadar yüksek olursa soğuk oldukları akla gelir..öyleyse bukonuda kesin bir yargı söz konusu değildir.

20. Stephen Hawking’in 22 Temmuz 2004 yaptığı açıklamada alternatif evren olmadığını ve karadeliklerin yuttukları nesneleri geri püskürtmelerinin mümkün olduğunu söyledi. 30 yıldır söylediğinin tam tersiydi bu. Yani yıllardır parçacık teorisine ters düşen karadelik teorisi, bu teoriye yenik düşmüş oldu.Parçacık fiziğinde bildiğimiz gibi hiçbir şey yok olmaz. En fazla form değiştirebilir. Sonuç olarak karadelikler maddeleri yutar ama yok etmezler.

21. Karadelikler de ölür  Karadeliğin içinde parçacıklar ve anti-parçacıklar bi arada bulunur. Karadeliğin ömrünün sonlarına doğru bu parçacıklar birbirinden ayrılır ve bi tanesi karadelik tarafından yutulur. Diğeri uzay boşluğuna gider. Buna"karadelik buharlaşması“denir. Hawking, buharlaşma ile karadeliğin kütlesi arasında bir ilişki olduğunu ortaya çıkardı. Karadelik küçüldükçe, parçacık yayınlama hızı artar, bu da kütlenin azalmasıyla, daha çok parçacığın açığa çıkmasına neden olur. Kütlesi gittikçe azalan karadelik, daha çok parçacığın çekim alanından kaçmasına izin verir ve en sonunda milyonlarca atom bombasına eşdeğer korkunç bir patlamayla yok olur. Aslında; karadeliğin yuttuğu madde miktarı, radyasyondan büyük olacağından; Hawking en iyimser tahminle. Güneş kadar kütleli bir karadeliğin sonunda yıldan önce olamayacağını söylemektedir. Aynı şekilde, en erken yok olan karadeliklerin ömürleri ise. hesaplarla 10 milyar yıl olarak bulunur. Bu nedenle; kainatın ilk yıllarında oluşmuş olan çok sayıda minik karadeliğin günümüzde, yok olmalarını izleme şansımız vardır. 

22. KAYNAKLAR http://www.zamandayolculuk.com/cetinbal/karadelikgizem.htm Erol KURT Gazi Uni. Fen Fak Fizik Böl. Arş. Gör. Evrenin Evrimi ve Yıldızların Oluşumu W.J.Kaufmann 111/Cev: M.Alev Patlayan Güneşler/ I.Asimow/ Cev;-N.Ebcioğlu Tanrıya Koşan Fizik/ S.Merdin  X-ışınlanndanKüarklara/ E.Segre/ Çev: Ç.Tuncay

23. STEPHEN HAWKİNG : KARA DELİKLER VE BEBEK EVRENLER JOHN TAYLOR : KARA DELİK ( EVRENİN SONU MU?) BİLİM VE TEKNİK DERGİSİ Bu yazı Popüler Bilim Dergisi’nin Mayıs 1997 sayısında yayınlanmıştır.