Yıldızın yakıtı tükenip füzyon sona erdiğinde, bütün bu denge hali tepetaklak olur. Yıldızın çekirdeği kendi üzerine doğru çökmeye başlar. Yeterince büyük bir yıldızın çöküşü, inanılmaz bir süpernova patlamasına yol açar. Bu patlamadan geriye kalan çekirdek, aşırı yoğunlaşır ve bir karadelik oluşur. Küçük yıldızlar beyaz cüceye, orta büyüklükteki yıldızlar ise nötron yıldızına dönüşürken, yalnızca en büyükleri karadelik oluşturabilir. Kütle ne kadar büyükse karadellik oluşma ihtimali o kadar fazla olacaktır.
Bir karadelik, öyle yoğun bir kütleye sahiptir ki, çevresindeki uzay-zaman dokusunu aşırı şekilde büker. Bu bükülme, o kadar güçlüdür ki, hiçbir şey – ne madde ne de ışık – bir kez içeri girdikten sonra geri çıkamaz. Bu “ışık hapsetme” özelliği, karadeliklerin adını almasına yol açmıştır. Onlar, bir nevi uzayın devasa “kozmik kapanlarıdır.”
Karadeliklerin oluşumu, yapısı ve davranışı, Einstein’ın genel görelilik teorisi çerçevesinde açıklanır. Ancak onların merkezindeki tekillik (sonsuz yoğunluk) bölgesi, fizik yasalarının çözülemediği bir alan olarak hâlâ büyük bir bilmecedir.
Karadeliklerin yapısı, uzay ve zamanın sınırlarını zorlayan benzersiz bölgelerden oluşur:Bir karadeliğin en bilinen kısmı, olay ufkudur. Bu, karadeliğin “geri dönüşü olmayan noktası”dır. Olay ufku sınırını geçen hiçbir şey artık herhangi bir kaçış imkanına sahip değildir. Bu bölgenin ötesinde yerçekimi o kadar yoğundur ki, en yüksek hızllardan biri olan ışığın bile hızı yetersiz kalır.Olay ufkunun merkezinde, uzay-zamanın sonsuz yoğunluğa sahip olduğu düşünülen bir nokta bulunur: tekillik. Burada, fizik kuralları çöker ve bildiğimiz evren yasaları anlamını yitirir. Tekillik, matematiksel olarak sonsuz yoğunluk ve sıfır hacimle tanımlanır.
Karadeliğin çevresinde dönen gaz ve tozun oluşturduğu diske ışık halkası veya akresyon diski adı verilir.Bu disk o kadar sıcak hale gelir ki, X-ışını yayar. Bazı karadelikler, kutuplarından dışarıya doğru ışık hızına yakın hızlarda plazma jetleri fırlatır. Kerr karadeliği olarak bilinen dönen karadeliklerin çevresinde, “ergoregion” adı verilen bir bölge bulunur. Burada uzay-zaman, karadelikle birlikte döner ve bir nesne bu bölgeye girdiğinde, bu dönüşe kapılır. İlginç bir şekilde, ergoregion’a giren bir nesne enerji kazanabilir ve hatta enerji kaybı olmadan bu bölgeden çıkabilir—bu fenomen, Penrose Süreci olarak bilinir.
Karadelikler, boyutlarına ve oluşum mekanizmalarına göre üç ana kategoriye ayrılır:
Yıldız Kütleli Karadelikler:
Kütlesi Güneş’in 3 ila 10 katı arasında değişen bu karadelikler, süpernova patlamalarından sonra oluşur. Evrenin çeşitli bölgelerinde yaygın olarak bulunurlar.
Süper Kütleli Karadelikler:
Galaksilerin merkezinde yer alan bu devasa karadelikler, milyonlarca hatta milyarlarca Güneş kütlesine sahiptir. Samanyolu’nun merkezindeki Sagittarius A* bu tür bir karadeliktir. Süper kütleli karadeliklerin nasıl oluştuğu hâlâ tam olarak bilinmese de, galaksi oluşumu ve evriminde kritik bir rol oynadıkları düşünülmektedir.
Mini Karadelikler:
Henüz gözlemlenememiş olan bu teorik karadelikler, çok küçük kütlelere sahiptir. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) gibi parçacık hızlandırıcıları, bu tür mini karadeliklerin oluşup oluşamayacağını test etmeye çalışmaktadır.
Karadelikler, sadece uzayda devasa yapılar olmakla kalmaz, aynı zamanda zaman üzerinde de şaşırtıcı etkiler yaratır. Einstein’ın genel görelilik teorisine göre, güçlü yerçekimi alanları zamanın akışını yavaşlatır. Bir karadeliğin yakınında zaman, dışarıdaki bir gözlemciye göre çok daha yavaş ilerler. Eğer bir astronot bir karadeliğin yakınında zaman geçirse, geri döndüğünde dünya üzerinde çok daha fazla zaman geçmiş olur.Karadeliğe yaklaştıkça zaman, dış gözlemciler için daha yavaş akar. Bir astronot, karadeliğin yakınında sadece birkaç dakika geçirirken, dışarıdaki bir gözlemci için yıllar geçebilir.Bazı teoriler, karadeliklerin “solucan deliği” adı verilen geçitler oluşturabileceğini öne sürer. Bu geçitler, evrenin uzak noktalarını birbirine bağlayabilir ve hatta zamanda yolculuk imkanı sağlayabilir.
Karadelikler, genellikle “hiçbir şeyin kaçamayacağı yerler” olarak bilinse de, Stephen Hawking, 1974’te devrim niteliğinde bir fikir ortaya atmıştır: Hawking’e göre, karadelikler aslında kütle kaybeder ve zamanla “buharlaşabilir.” Bu süreç, kuantum mekaniklerinin bir sonucudur ve “Hawking Işınımı” olarak bilinir. Ancak bu buharlaşma sırasında bilgi kaybolup kaybolmadığı hâlâ tartışılmaktadır. Bu “bilgi paradoksu,” fizikçileri zor bir paradoksla karşı karşıya bıraktı: Bilgi kaybolabilir mi? Kuantum mekaniği, bilginin asla yok olmadığını söylerken, karadeliklerin içine düşen bilgilere ne olduğunu, içine düşen nesnelerden bir başkası bilememektedir.
Ayrıca bakınız:
