Einstein’in genel görelilik kuramının en ilgi çekici öngörülerinden biri de kara deliklerdir. Kara delik gravitasyonel alanın çok güçlü olduğu bir uzay zaman bölgesidir. Bu alan o kadar güçlüdür ki, bilgi taşıyan hiçbir nesne hiçbir sinyal bu alandan kaçamaz. Kara delik M kütlesine sahip bir cisim kütleçekimsel yarıçapından daha küçük bir yarıçapa sahip olduğunda oluşur. Bu yarıçap: ” rs = 2GM / c2 ” ile ifade edilir.
Geri dönüşü olmayan bölgeyi çevreleyen sınır yüzey olay ufku şeklinde ifade edilir.
Kara delikler son derece sıra dışı özelliklere sahiptir. Öyle ki, genel göreliliğin çözümü olmasına karşın Albert Einstein dahi bu tuhaf cisimlerin varlığı fikrini kabul edememişti. Geçtiğimiz bir kaç on yıl astrofizik ve astronomi için gerçek bir devrim dönemi oldu. Karada konuşlanmış yüksek teknoloji ürünü tesislerin yanında birkaç uzay gözlem teleskobu da yörüngeye yerleştirildi. Bunlardan en bilineni Hubble Uzay Teleskobudur. Bu teleskoplar sayesinde astronomlar elektromanyetik radyasyonun mümkün olan her frekansından bilgi alabilmektedir. Gözlem hassasiyeti de önemli ölçüde arttı. Bunun sonucu olarak da evrene bakışımız değişti. Kara delikler keşfedildi ve sonrasında da bu tuhaf cisimler evrenin büyük resminin önemli bir bileşeni haline geldiler.
Kara deliklerin her yerde olduğuna inanıyoruz. Daha az güçlü yıldızsal kütleye sahip kara delikler galaksimiz Samanyolu’nda dağınık bir halde bulunurlar. Çok daha güçlü süper ağır kara deliklerin ise aktif galaksilerin merkezinde oldukları keşfedilmiştir. Çoğu galaksinin merkezinde böylesi bir süper ağır kara deliğin mevcut olması olasıdır. Güneş kütlesinin dört milyon katı bir kütleye sahip olan Samanyolu galaksisinin merkezindeki kara delik bize en yakın süper ağır kara deliktir.
Kara delikleri ve onların özelliklerini konu alan bilim dalına kara delik fiziği adı verilir. Bu oldukça ilginç bir araştırma alanıdır. Kara deliklerin keşfi astrofiziğin de ötesinde bir öneme sahiptir. Kara delikler bilinen diğer astrofiziksel cisimlerden farklıdır. Normal yıldızlar maddeden oluşur. Kara delikler ise çöken maddenin geriye bıraktığı güçlü gravitasyonel alandır. Çöküşü ile kara deliği oluşturan madde, karadeliğin derinlerinde kaybolur. Geriye kalan ise son derece güçlü gravitasyonel alana sahip boş bir uzaydır. Kara delik ortamı kütleçekim dünyası olarak nitelendirilebilir. Genel göreliliğe göre, kütleçekim uzayzamandaki eğimdir.
En zayıf etkileşim
Kara delikler kütleçekim kuramının sıra dışı öngörülerinden biridir. Peki kütleçekimi özel yapan şey nedir ve onun hangi özelliği ile kara deliklerin varlığından sorumlu olabiliyor?
Kütleçekim doğadaki dört temel etkileşimden en zayıf olanıdır. Büyüklükleri ile karşılaştırılabilir bir mesafede ayı duran iki proton düşünün. İkisi arasındaki elektromanyetik etkileşim yine ikisi arasındaki güçlü etkileşimden 137 kat daha zayıftır. Kütleçekim etkileşimi ise 10^38 kat daha zayıftır. Tüm bunlara rağmen kütleçekim etkileşimi ilk keşfedilendir. Bu kuvveti açıklayan Newton yasası diğer etkileşimlerin teorik altyapısının oluşturulmasında model olarak kullanılmıştır. Kütleçekim etkileşimi, evrendeki büyük ölçekli yapıların oluşumu, galaksilerin, yıldızların, gezegenlerin varoluşu gibi astrofizik ve kozmoloji alanındaki birçok olayın anlaşılmasında anahtar rol oynar.
Uzun erimli etkileşim
Farklı etkileşimlerin düşük enerjilerdeki rolleri de biraz farklıdır. Zayıf ve güçlü etkileşimlerin kısa erimlidir. Bunun anlamı bu etkileşimlerin sadece kısa mesafelerde etkili olabileceğidir. Bunun sonucu olarak kısa erimli etkileşimler maddenin yapısında önemli rollere sahiptirler. Ancak astrofiziksel cisimlerden söz ediyorsak kısa erimli etkileşimlerin durum denklemine katkısı önemli ölçüde azdır. Elektromanyetik ve kütleçekimsel etkileşimler sırasıyla foton ve varlığı tartışmalı olan aracı parçacık graviton ile taşınır. Bu iki aracı parçacık da kütlesizdir ve bunlara karşılık gelen etkileşimin erimi de uzundur.