In the summer of 1990, I read the British physicist Stephen Hawking's book Brief History of Time: From Big Bang, to Black Holes. I was a college student at the time, and the book was probably the first popular science book I ever read. I was so interested in the content of the book that I refused to eat until I finished. Since then I have been interested in astronomy and the black holes fascinate me.
I would like to share with you what I know about black holes by combining my research into this article. I hope to answer questions in your mind about the subject.
1. What is black hole?
The black hole is the name given to very dense areas of space-time. The majority were formed by the collapse of very large mass stars into themselves under the influence of gravity. Black holes bend space-time so strongly that even light can't escape it.
Simulated view of a black hole in front of the Large Magellanic Cloud
2. When were black holes discovered?
For the first time, the gravitational fields that even light can't escape are was revealed by John Michell and Pierre-Simon Laplace in the 18. century. The formulation of black holes leaning general relativity was created by Karl Schwarzschild in 1916. By taking advantage of this formulation, David Finkelstein described the black holes as an area where nothing could escape in 1958.
3. Are black holes black?
We don't know their color because the black holes bend the light that goes beyond the boundary called the event horizon. We would argue that black holes are colorless.
4. Is black hole and black matter the same thing?
Black hole and black matter are different concepts. They have one thing in common: they're invisible. Black holes are formed when stars greater than 10 times the size of the sun collapse inside themselves during their deaths. The black matter has been proposed to verify the total amount of matter in the universe as required by the expansion rate of the universe. According to a hypothesis, the black matter consists of the tiny black holes that emerged in the early stages of the universe. Yet this hypothesis is not proven.
5. Can any object turn into a black hole?
Because of gravity, it is possible for the stars to collapse into themselves 10 times larger than the sun. On the other hand, if the required force is applied, each object has a chance of turning into a black hole.
In 1916, Karl Schwarzschild formulated the following formula as a result of the analysis of Einstein's general relativity equations. This formula can be used to calculate which radius an object will have after turning into a black hole.
In the formula r represents the radius of the Black Hole, G represents the gravitational constant, M represents the mass of the object in kilograms, c represents the speed of light. According to the formula, if the earth turned into a black hole, its radius would be 9 mm. If the sun turned into a black hole, its radius would be about 3 km.
6. What happens if we approach the event horizon of the black hole?
The event horizon is the boundary area of the black hole where even light can't escape. It is impossible to observe what is going on inside the event horizon. While the objects approaching the event horizon are also approaching the speed of light, time almost stops at the edge of the event horizon. In addition, objects approaching the event horizon take a long form as spaghetti.
7. Does black holes disappear?
Although the black holes are confined to the material they swallow, these mysterious structures radiate part of their mass in a Hawking radiation form into space. This phenomenon was discovered by Stephen Hawking in 1974. The evaporation process of a black holes is expected to continue for millions of years.
8. Can black holes be observed?
Black holes cannot be directly observed because all particles, including light, are bent beyond the event horizon. On the other hand, the X-rays of these objects glow and the black holes are indirectly observed because the objects approaching the event horizon are accelerated and heated.
9. Are black holes likely to swallow the whole universe?
Since the universe is expanding, it is unlikely that black holes will swallow the universe. In this context, astronomers do not see such a risk in terms of our solar system or our world. There are giant black holes in the center of the galaxies. Fortunately, our solar system is quite far from the center of our galaxy.
10. Are black holes are dangerous ?
Black holes are one of the most dangerous objects in the universe because of their extraordinary gravitational forces. Fortunately, they will not pose any danger to us unless we approach them in a similar way to the wild animals in the cage.
11. What kind of black holes are there?
According to NASA, there are three types of black holes.
It is thought that the black holes formed immediately after the Big Bang could be between an atomic size and a mountain size.
The black holes formed as a result of the collapse of stars more than 10 times larger than the sun constitute the second and widely known group.
The super massed black holes in the center of the galaxies form the third type. They have a mass that is at least 1 million times larger than the sun.
12. Where is the black hole nearest to the world?
According to detailed research conducted in 2014, the V4641 Sagitariii black hole is estimated to be 20,000 light years away from earth.
13. What is the shape of black holes, do they move?
Black holes are thought to be three-dimensional and sphere-shaped. Some of the black holes revolve around themselves.
14. Is the laws of physics valid inside black holes ?
In the center of the black holes, the equations of physics describing space and time are collapsing. In this context, we can argue that we should have different physics rules for these objects. The center of the black hole consists of a mass of singularity. At this point, density, gravitational force and bending of space reach eternity and the mass is trapped in a point. Physicists can't explain the meaning of these eternities.
15. What happens if two black holes come together and collide?
A supernova explosion can illuminate an entire galaxy. The collision of two black holes will have a magnitude of millions of times greater than the supernova explosion.
When the two black holes are close together, they begin to revolve around each other. Because this event severely bent the space surrounding the black holes, all the nearby space objects disappear. As black holes converge, the geometry of space begins to deteriorate. As they get closer to each other, they start to spin faster and spread gravitational waves. They eventually fuse together and form a giant mass black hole. This is so horrifying that it could destroy an entire galaxy.
Dr. Weiss, Dr. Thorne and Dr. Barish has been awarded the Nobel Prize for physics in 2017 by analyzing the Lugo observatory data, which measures the gravitational waves generated by the collision of two black holes. Thus, another concept introduced by Albert Einstein has been confirmed.
16. Have black holes been observed to swallow any object?
In recent days, Spanish scientists have observed the explosion that occurred when a black hole swallows a star. The super-mass black hole in the center of a galaxy collided with a star twice the size of the sun, while two galaxies, 150 million light-years away from earth, were intertwined. The result of the collision has confirmed the mathematical concepts of this subject.
17. Do black holes influence the appearance of space?
The black holes distort the image of distant galaxies as the light passes around them.
18. Can black holes help explain the formation of the universe?
The singularity in the center of the black holes is similar to the singularity that existed before the Big Bang. It is therefore thought that research on black holes will help to understand the dynamics that lead to a Big Bang.
19. Can black holes be portals to other universes?
In 2017, physicist Nikodem Poplawski, who works at the Indiana University, developed new mathematical models on the way that black holes are traced to the center of matter. According to Poplawski, the substance accumulated in the center of the black hole is transferred to another universe instead of forming singularity, creating the raw material of new galaxies, stars and planets. This flow of matter takes place through a wormhole called a white hole. Poplawski's hypothesis is in a sense an answer to the question of why the Big Bang occurred.
Poplawski is not yet able to explain exactly how the exchange of matter between parallel universes takes place through wormholes. You can read reach related article through this link
Thanks for reading.
Cover Image Source: https://pixabay.com
Sources:
- English wikipedia
- Brief History of Time - Stephen Hawking
- Quora.com
- Recently published news about black holes
1990 yılının yaz aylarında İngiliz fizikçi Stephen Hawking'in Zamanın Kısa Tarihi: Büyük Patlamadan Kara Deliklere isimli kitabını okudum. O sıralar üniversite öğrencisiydim ve kitap muhtemelen okuduğum ilk popüler bilim kitabıydı. Kitabın içeriği o kadar ilgimi çekmişti ki bitirene kadar yemek yemeyi reddetmiştim. O günden bu yana astronomiyle yakından ilgileniyorum ve kara delikler beni adeta büyülüyor.
Bu yazıda kara delikler konusunda bildiklerimi bu yazı için yaptığım araştırmayla birleştirerek sizinle paylaşmak istiyorum. Yazının yapısının soru cevap şeklinde olmasına karar verdim. Böylece konu hakkında merak edilen tüm sorulara yanıt vermeyi umuyorum.
Kara delik nedir?
Kara delik uzay-zamanın çok yoğun bölgelerine verilen isimdir. Büyük çoğunluğu çok büyük kütleli yıldızların kütle çekiminin etkisiyle kendi içine çökmesi ile oluşmuştur. Kara delikler uzay-zamanı öylesine güçlü bir biçimde bükmektedir ki ışık bile ondan kaçamamaktadır.
Kara delikler ne zaman keşfedilmiştir?
Işığın dahi kaçamayacağı kütleçekimsel alanlar ilk kez 18. yüzyılda John Michell ve Pierre-Simon Laplace tarafından ortaya konulmuştur. Genel göreliliğin kara delikleri tanımlayan formülasyonu 1916 yılında Karl Schwarzschild tarafından oluşturulmuştur. David Finkelstein bu formülasyondan yararlanarak 1958 yılında kara delikleri hiçbir şeyin kaçamayacağı bir alan bölgesi olarak yorumlamıştır.
Kara delikler siyah mıdır?
Kara delikler olay ufku adı verilen sınırın ötesine geçen ışığı dahi büküp hapsettiğinden renklerini bilmiyoruz. Kara delikler renksizdir diyebiliriz.
Kara delik ile kara madde aynı şey midir?
Kara delik ile kara madde farklı kavramlardır. İkisinin ortak özelliği görünmez olmalarıdır. Kara delikler güneşin 10 katından büyük yıldızların ölümleri sırasında kendi içlerine çökmeleri sonucu oluşmaktadır. Kara madde evrenin genişleme hızının gerektirdiği evrendeki toplam madde miktarını denkleştirmek için ortaya konulmuştur. Bu yıl ortaya konan bir hipoteze göre kara madde evrenin ilk zamanlarında ortaya çıkan mini kara deliklerden oluşmaktadır. Henüz bu hipotez kanıtlanmış değildir.
Her nesne kara deliğe dönüşebilir mi?
Kütle çekiminin etkisiyle kendi içine çökme durumu güneşin 10 katından büyük yıldızlar için mümkün olabilmektedir. Öte yandan gerekli kuvvetin uygulanabilmesi durumunda her nesnenin kara deliğe dönüşme şansı bulunmaktadır.
1916 yılında Karl Schwarzschild tarafından Einstein'in genel görelilik denklemlerinin çözümlenmesi sonucunda aşağıdaki formüle ulaşılmıştır. Bu formül uyarınca bir nesnenin kara deliğe dönüşmesi sonucunda hangi yarıçapa sahip olacağı hesaplanabilmektedir.
Formülde r kara deliğin yarıçapını, G kütleçekimsel sabiti, M nesnenin kilogram cinsinden kütlesini, c ışık hızını ifade etmektedir. Formüle göre dünya bir kara deliğe dönüşseydi yarıçapı 9 mm olacaktı. Güneş bir kara deliğe dönüşseydi yarıçapı yaklaşık 3 km olacaktı.
Kara deliğin olay ufkuna yaklaşırsak ne olur?
Olay ufku kara deliğin uzay-zamandaki ışığın dahi kaçamadığı sınır bölgesidir. Olay ufkunun ötesinde olup bitenleri dışarıdan gözlemlemek mümkün değildir. Olay ufkuna yaklaşan cisimler aynı zamanda ışık hızına da yaklaştığından olay ufkunun sınırında zaman neredeyse durur. Ayrıca olay ufkuna yaklaşan cisimler spagetti gibi ince uzun bir form alırlar.
Kara delikler yok olur mu?
Her ne kadar kadar delikler yuttukları maddeleri hapsediyor olsalar da bu gizemli yapılar kütlelerinin bir kısmını Hawking radyasyonu biçimde uzaya yaymaktadır. Bu fenomen 1974 yılında Stephen Hawking tarafından keşfedilmiştir. Kara deliklerin buharlaşma sürecinin milyonlarca yıl devam edebileceği öngörülmektedir.
Kara delikler gözlemlenebilir mi?
Kara delikler olay ufkunun ötesinde ışık dahil tüm parçacıkları büktüklerinden doğrudan gözlemlenemezler. Diğer taraftan kara deliklerin olay ufkuna yaklaşan cisimler hızlanıp ısındıkları için bu cisimlere ait x-ışınları parlamakta ve kara delikler böylece dolaylı olarak gözlemlenmiş olmaktadır.
Kara deliklerin tüm evreni yutma olasılığı var mı?
Evren genişlemekte olduğundan kara deliklerin evreni yutması olası görünmemektedir. Bu bağlamda astronomlar güneş sistemimiz ya da dünyamız açısından böylesi bir risk görmemektedir. Galaksilerin merkezinde dev kara delikler bulunmaktadır. Neyse ki güneş sistemimiz galaksimizin merkezinden oldukça uzaktadır.
Kara delikler tehlikeli midir?
Kara delikler olağanüstü çekim güçleri nedeniyle evrendeki en tehlikeli cisimlerdendir. Neyse ki kafesteki vahşi hayvanlara benzer biçimde yanlarına yaklaşmadığımız sürece bizim için tehlike arz etmezler.
Kaç çeşit kara delik vardır?
NASA'ya göre üç çeşit kara delikten söz etmek mümkündür.
Büyük patlamanın hemen sonrasında oluşmuş olduğu düşünülen kara deliklerin bir atom boyutu ile bir dağ boyutu arasında olabileceği düşünülmektedir.
Güneşten 10 katından daha büyük yıldızların kendi içine çökmesi sonucu oluşan kara delikler ikinci grubu oluşturmaktadır.
Galaksilerin merkezinde oluşan süperkütleli kara delikler üçüncü türü oluşturmaktadır. Bunlar güneşten en az 1 milyon kat daha büyük kütleye sahiptir.
Dünyaya en yakın kara delik nerededir?
2014 yılında yapılan detaylı araştırmalara göre V4641 Sagitarii kara deliğinin dünyaya 20.000 ışık yılı uzaklıkta olduğu tahmin edilmiştir.
Kara deliklerin biçimi nasıldır, hareket ederler mi?
Kara deliklerin üç boyutlu ve küre biçimde olduğu düşünülmektedir. Kara deliklerden bazıları kendi çevrelerinde dönmektedir.
Kara deliklerin içinde bilinen fizik kuralları geçerli midir?
Kara deliklerin içinde fiziğin uzay ve zamanı tanımlayan denklemleri çökmektedir. Bu bağlamda bu cisimlerin içinde evrenin geneline kıyasla daha farklı kuralların işlediğini ileri sürebiliriz. Kara deliğin merkezinde bir kütleçekimsel tekillik oluşmaktadır. Bu noktada yoğunluk, çekim gücü ve uzayın bükülmesi sonsuza ulaşmakta ve kütle noktasal bir boyuta sıkışmaktadır.
İki kara delik birbirine yaklaşır ve çarpışırsa ne olur?
Bir süpernova patlaması tüm bir galaksiyi aydınlatabilmektedir. İki kara deliğin çarpışması ise süpernova patlamasından milyonlarca kat daha fazla etki yaratacaktır.
İki kara delik birbirlerine yaklaştıklarında birbirlerinin çevresinde dönmeye başlarlar. Bu olay kara delikleri çevreleyen uzayı ciddi biçimde büktüğü için yakın çevredeki tüm uzay cisimleri yok olurlar. Kara delikler birbirine yaklaştıkça uzayın geometrisi bozulmaya başlar. Birbirlerine yaklaştıkça daha hızlı dönmeye ve kütleçekimsel dalgalar yaymaya başlarlar. En sonunda kaynaşıp dev kütleli bir kara delik oluştururlar. Bu öylesine dehşetli bir olaydır ki tüm bir galaksiyi yok edebilir.
Dr. Weiss, Dr. Thorne, ve Dr. Barish, iki kara deliğin çarpışması sonucu oluşan kütleçekimsel dalgaları ölçen LIGO gözlemevi verilerini analiz ederek bu sonuçlara ulaşmış ve 2017 yılı Nobel fizik ödülüne layık görülmüştür. Böylece Einstein tarafından ortaya atılan bir konsept daha doğrulanmıştır.
Kara deliklerin herhangi bir cismi yuttuğu gözlemlendi mi?
Geçtiğimiz günlerde İspanyol bilim insanları ilk kez bir kara deliğin bir yıldızı yutması sırasında oluşan patlamayı gözlemlediler. Dünyadan 150 milyon ışık yılı uzaklıktaki iki galaksinin iç içe geçmesi sırasında bir galaksinin merkezindeki süper kütleli kara delik güneşin iki katı büyüklüğünde bir yıldızla çarpıştı. Çarpışma sonucu oluşan veri bu konuda ortaya konulan matematiksel konseptleri doğrulamış oldu.
Kara delikler uzayın görüntüsünü nasıl etkiliyor?
Işık çevresinden geçerken büküldüğünden kara delikler uzak galaksilerin görüntüsünü çarpıtıyor.
Kara delikler evrenin oluşumunu açıklamaya yardımcı olabilir mi?
Kara deliklerin merkezinde oluşan tekillikle büyük patlama öncesinde var olan tekillik arasında benzerlik kurulmaktadır. Dolayısıyla kara delikler üzerinde yapılan araştırmaların büyük patlamaya yol açan dinamikleri anlamaya yardımcı olacağı düşünülmektedir.
Kara delikler başka evrenlere açılan kapılar olabilir mi?
2017 yılında Indiana Univertesi'nde çalışan fizikçi Nikodem Poplawski kara deliklerin merkezine düşen maddelerin izlediği yol konusunda yeni matematiksel modeller geliştirdi. Poplawski'ye göre kara deliğin merkezinde biriken madde tekillik oluşturmak yerine bir başka evrene aktarılarak orada yeni galaksiler, yıldızlar ve gezegenlerin hammaddesini oluşturuyor. Bu madde akışı beyaz delik adı verilen bir tür solucan deliği üzerinden gerçekleşiyor. Poplawski'nin hipotezi büyük patlamanın neden oluştuğuna dair soruya da bir anlamda cevap bulmuş oluyor.
Poplawski kara delikler üzerinden paralel evrenler arası madde alışverişinin tam olarak nasıl gerçekleştiğini henüz açıklayamıyor. İlgili makaleyi bu link üzerinden okuyabilirsiniz.
Okuduğunuz için teşekkür ederim.