BİLİMAKADEMİSİ KONFERANSLARI 12 bilimakademisi.org. Kara Delikler

Transkript

1 BİLİMAKADEMİSİ KONFERANSLARI 12 bilimakademisi.org Kara Delikler 21 Mart 2013

2 Kara Delik Nedir? (Kara Delik Fikrinin Evrimi) Kara Delikler Gözlendi mi, Evrende Var mı? İlginç Fikirler, Gelişmeler

3 KARA DELİK Önce askeri argoda : Kalküta nın Kara Deliği Mirza Muhammad Siraj ud-daulah ( Bengal Naibi ) (devletin ışığı)

4 1964: Kara Delik Bir Fizik Deyimi.. G. Galilei ( ) I. Newton ( ) 1687: Principia Mathematica Öklid Geometrisi = Evrenin Geometrisi

5 Evrensel Yerçekimi Yasası Ole Roemer (1676): Işık sonlu bir hızla yol alır!

6 1783: John Mitchell Kaçış hızı: Dünya dan:

7 P. S. de Laplace 1795

8 18. yüzyıl: 19. yüzyıl: Üranüs ün keşfi (1781) Güneş sisteminin kararlılığı 3 cisim problemi, Neptün ün kestirimi ve keşfi (1846; J.C. Adams, U.J.J. Verrier, J. Galle). 20. Yüzyılın başında: 2 problem! Ayın yörüngesinde uyuşmazlık, Merkür ün yörüngesinde kayma; Bir yüzyılda: Ölçülen: 5600 Teorik: 5557 Fark: 43??

9 RIEMANN GEOMETRİSİ i T KdA ( ) Metrik: Eğrilik: g R ( ) ( ) Evrenin Geometrisi Fiziksel Bir Sorundur!

10 MAXWELL TEORİSİ (1861) Elektromanyetik Dalgalar ( ) Gözlemevleri: Uzayda Havalanabilen Yeryüzünde (Yeraltında) H. Hertz (1888 )

11 2008 Radyo Astronomi: 1940 larda; X-Işını: 1960 larda Hubble 1990 X-ışını Gözlemevi 1999

12 VLA Socorro New Mexico (Photo by Hajor 2004)

13 1915: GENEL GÖRELİLİK uzay-zaman G T Yerçekimi = Uzay-zamanın geometrisi

14 Zayıf yerçekimi, düşük hızlarda: Newton Teorisi.. Işığın yolu eğiliyor.. Gravitasyonel kızıla kayma var.. Gravitasyonel dalgalar!

15 K. Schwarzschild (1916) Schwarzschild tekilliği Birkhoff Jensen Teoremi..

16 Schwarzschild Yarıçapı G = m3 kg 1 s 2 c = m /s Güneş: Dünya:

17 YILDIZLARIN EVRİMİ Beyaz Cüceler 1 Işık Yılı: 10 Trilyon km Uzaklık ölçüsü! NASA Yoğunluk Güneş: 1.4 g/ Dünya: 5.5 g/ Sirius B: 4 ton/ Sirius B Dünya dan 8.6 ışık yılı uzakta, Kütlesi Güneş kütlesi (0.85) Dünya yarıçapında

18 Beyaz Cüceler için bir kütle sınırı var! S. Chandrasekhar ( ) Chandrasekhar Limiti: (1931)

19 W. Baade 1934 APS 1932: Nötronların keşfi Süpernova, Nötron Yıldızı L. Landau 1937 F. Zwicky

20 SN 1987A Sanduleak: ışık yılı uzakta.. 23/02/1987 den sonra 1987 den önce yıl önce!

21 Yengeç Nebulası (1054 yılında kaydı var; 2000 deki görünüm)

22 Oppenheimer ve Volkoff (1939) Nötron yıldızları için de bir kütle sınırı var! Oppenheimer ve Snyder (1939): Küresel simetrik bir toz bulutunun gravitasyonel çökmesi: R. Oppenheimer Dışı Schwarzschild çözümü. Schwarzschild yarıçapı tek yönlü bir zar gibi.. Sonlu bir has zamanda yıldızın tümü bir tekilliğe çöküyor.. Uzaktan bakan yıldızın Schwarzschild yarıçapında donduğunu ve çabucak karardığını görüyor.. Donmuş Yıldızlar, Çökmüş Yıldızlar

23 Olay Ufku

24 J. A. Wheeler ( ) Ya. B. Zel dovich ( ) Yıldız yeterince kütleli ise, gravitasyonel çökme kaçınılmaz! Mümkün denge konumları: Beyaz cüceler Nötron yıldızları Kara delikler

25 1963: Kerr Çözümü, Dönen Kara Delikler İki parametreli: ( Q ile 3..) M: kütle a: açısal momentum a = 0 Schwarzschild. Olay ufku var. Ergoküre.. Tekillik var, yapısı değişik. Eylemsiz referans sistemleri sürükleniyor.. Penrose süreci, Üstünışınım

26 1963: Kuvazarların Keşfi 2.4 Milyar ışık yılı uzakta, Güneş sistemi boyutunda; M 900 Milyon Güneş Kütleli, Güneşten 4 Trilyon daha parlak!..

27 1965: Tekillik Teoremleri.. Kara Deliklerin Genel Tanımı.. Durağan => Eksensel simetrik.. Olay Ufkunun Yüzey Gravitesi: κ.. Hawking Yüzölçümü Teoremi R. Penrose Sıcaklık: T κ Entropi: S A S. Hawking Kara Delik Mekaniğinin Yasaları Termodinamik Yasalarıyla Aynı Şekle Sahip!

28 1967: Nötron Yıldızlarının Keşfi.. Evrende çok güçlü gravitasyon alanları var! Genel Görelilik gerek. Kara Delik Astrofiziği... Kara Delik Denge Konumları Çok Basit! Kütle, Açısal Momentum, Elektrik Yük : Çözüm Tek! Kozmik Sansür? KARA DELİKLER EINSTEIN TEORİSİNİN BİR ÖNGÖRÜSÜ Kuramsal olarak her boyutta olabilir; çok küçük veya çok büyük.. Delik akla boşluk getirmesin. Tersine çok kütleli cisimler! Kara Delikler de bütün diğer cisimler gibi yerçekimi yasasına uyar, aklına estiğince evrende dolanıp önüne geleni yutmaz..

29 KARA DELİKLER GÖZLENDİ Mİ, EVRENDE VAR MI?

30 10 Milyar Işık Yılı Galaksi Süperkümesi 10 Işık Yılı Güneş Sistemi 1 Milyar Kümeler Virgo Yüzbin Samanyolu Evrende: 200 Milyar Galaksi Samanyolunda: 200 Milyar Yıldız Virgo 50 Milyon Yerel Grup 2 Milyon

31 En aşağı Pluto dan ötede; 4 Işık Yılı uzakta olmalı.. Samanyolu nda: 1 Milyar Kara Delik.. Bu uzaklıkta 10 km çapında tek başına bir Kara Delik çözünürlülük gerektiriyor. Bir saç telinin aydan gözlenmesi.. Yıldız Çiftlerinde.. Yıldız Kütleli Delikler Yüzbin kadar yıldız çifti kayıtlı.. Bin kadarının eşinin Kara Delik olması tahmin ediliyor.. 20 kadar Kara Delik saptanmış durumda.. 2 Milyon Işık Yılı uzaklıktaki Andromeda da bulmak 400 kez daha zor.. Galaksi Merkezlerinde.. Süperkütleli Kara Delikler Milyonlarca! Samanyolu nun: Sagittarius A* (Sgr A*)

32 Yıldız Kütleli Kara Delikler: ( 4 20 ) Güneş Kütlesi

33

34 Aktif Galaktik Çekirdekler NGC4261 Tipik bir galaksinin tüm yıldızlarından kez daha parlak! Boyutları küçük; 0.08 Işık Yılı (galaksi Işık Yılı..) Geniş bir tayfa sahip; termal değil.. Milyonlarca Işık Yılı uzunluğunda Radyo Jetleri var.. Kuvasarlar da bir tür AGÇ

35

36 Süperkütleli Kara Delikler ( 1 Milyon 1 Milyar) G. K. r = 6M r = M Enerji Verimliliği: Termonükleer: % 1 Schwarzschild ISCO: %6 Ekstrem Kerr ISCO: % 42

37 Mission News NASA's WISE Survey Uncovers Millions of Black Holes PASADENA, Calif. -- NASA's Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) mission has led to a bonanza of newfound supermassive black holes and extreme galaxies called hot DOGs, or dustobscured galaxies. Images from the telescope have revealed millions of dusty black hole candidates across the universe and about 1,000 even dustier objects thought to be among the brightest galaxies ever found. These powerful galaxies, which burn brightly with infrared light, are nicknamed hot DOGs.

38 Measuring the universe s exit door For the first time, an international team has measured the radius of a black hole. Jennifer Chu, MIT News Office September 27, 2012 The point of no return: In astronomy, it s known as a black hole a region in space where the pull of gravity is so strong that nothing, not even light, can escape. Black holes that can be billions of times more massive than our sun may reside at the heart of most galaxies. Such supermassive black holes are so powerful that activity at their boundaries can ripple throughout their host galaxies. Now, an international team, led by researchers at MIT s Haystack Observatory, has for the first time measured the radius of a black hole at the center of a distant galaxy the closest distance at which matter can approach before being irretrievably pulled into the black hole. 4 6 N AT U R E VO L O C T O B E R Two black holes found in a star cluster The detection of two candidate black holes in a dense system of stars in the Milky Way suggests that a larger population of such objects might be lurking in this system. See Letter p.71

39 İLGİNÇ FİKİRLER; GELİŞMELER: Hawking Işıması (1974) M 100 Milyon ton Ekstrem Kara Delikler.. Mini Kara Delikler?

40 Gravitasyon Dalgaları Astronomisi! Evrende gözlendi; Yeryüzünde henüz saptanamadı.. PSR B % 0.3 duyarlılık.. LIGO: Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory EGO-VIRGO: European Gravitational Observatory LISA: Laser Interforemeter Space Antenna KAGRA: Large Scale Cryogenic Gravitational Wave Project..

41 Saç-Yok Teoremlerinin Aşılması.. Yüksek Boyutlarda: Kara p-zarlar.. İkna olmayanlar da var!..

42 OBSERVATIONAL EVIDENCE FOR BLACK HOLES IN THE UNIVERSE Proceedings of the 2nd Kolkata Conference on Observational Evidence for Black Holes in the Universe held in Kolkata India, February 2008 and the Satellite Meeting on Black Holes, Neutron Stars, and Gamma Ray Bursts held February 2008 Date: February 2008 Location: Kolkata (India) ISBN: Editor(s): Sandip K. Chakrabarti, Archan S. Majumdar

43 One of the real pleasures of doing science which will continue to be true, I believe, on any given day for the next few centuries is that we have so much knowledge to build upon, yet there is still be so much for us to discover. These two aspects of science remind us that science is a method, not a finished product. We don t know where it will lead or what new, seemingly magical powers it will give us in the future. We never know whether what we find will turn out to be useful, but we do know that in the past, whenever we made a major step forward in our understanding of how the world works, we ve ultimately been able to solve more problems, including very practical problems. I think that s the only way we can proceed as basic scientists: We try to see what we can understand, and we hope it opens more possibilities for what we can do in the world. (S. Perlmutter, 2011 Nobel Lecture)