Foton Küresi (photon sphere)

Bir foton küresi veya foton dairesi, gravitenin çok güçlü olduğu ve fotonların yörüngelerde hareket etmeye zorlandığı bir alan veya bölgedir. (Bazen son foton yörüngesi olarak da adlandırılır.) Aynı zamanda herhangi bir kararlı yörünge için alt sınır olan foton küresinin yarıçapı, r,

r = 3GM / c² = 3r_s / 2

G: gravitasyonal sabit, M: kara delik kütlesi, c: vakumda ışık hızı, r_s: Schwarzschild yarıçapıdır (olay ufkunun yarıçapı).

Bu denkleme göre foton küreleri, sadece son derece kompakt bir objeyi (bir kara delik veya muhtemelen bir ‘ultra kompakt’ nötron yıldızı) çevreleyen alanda var olabilir.

Foton küresi, bir kara deliğin merkezinden olay ufkundan daha uzakta bulunur. Bir foton küresi içinde, kişinin kafasının arkasından yayılan, kara deliğin etrafında dönen, ancak o zaman kişinin gözleri tarafından yakalanacak ve kişinin kafasının arkasını görmesine izin verecek bir foton hayal etmek mümkündür.

Dönmeyen kara delikler için foton küresi 3/2 r_s yarıçaplı bir küredir. Foton küresi içinde bulunan veya foton küresini geçen sabit serbest düşüş yörüngeleri yoktur.

·         Onu dışarıdan geçen herhangi bir serbest düşüş yörüngesi, kara deliğe spiraller çizer.

·         Onu içeriden geçen herhangi bir yörünge, sonsuza kaçar veya kara deliğe geri döner ve spiraller çizer.

·         Bu mesafeden daha küçük bir yarı ana ekseni olan hızlandırılmamış yörünge mümkün değildir, ancak foton küresi içinde sabit bir ivme, bir uzay aracının veya sondanın olay ufkunun üzerinde durmasına izin verecektir.

Foton küresinin bir başka özelliği de santrifüj kuvvetin tersine çevrilmesidir.

·         Foton küresinin dışında, ne kadar hızlı d, önerseniz, hissettiğiniz dış kuvvet o kadar büyük olur.

·         Santrifüj kuvveti, herhangi bir hızda foton küresinde sıfıra düşer, yani ne kadar hızlı dönerseniz dönün aynı ağırlığa sahip olursunuz, içinde negatif olur.

·         Foton küresinin içinde ne kadar hızlı dönerseniz, ağırlığınız veya içe doğru kuvvetiniz o kadar büyük olur.

Dönen bir kara deliğin iki foton küresi vardır. Bir kara delik dönerken, kendisiyle birlikte alanı da sürükler. Karadeliğe daha yakın olan foton küresi dönme ile aynı yönde hareket ederken, daha uzaktaki foton küresi karadeliğe karşı hareket etmektedir. Bir kara deliğin dönüşünün açısal hızı ne kadar büyük olursa, iki foton küresi arasındaki mesafe o kadar büyük olur. Kara deliğin bir dönme ekseni olduğundan, bu yalnızca kara deliğe ekvator yönünde yaklaşıyorsa geçerlidir. Kara deliğin kutuplarından ekvatora kadar farklı bir açıyla yaklaşıyorsanız, yalnızca bir foton küresi vardır. Bunun nedeni, bu açıya yaklaşırken, dönüşle veya dönüşe karşı hareket etme olasılığının bulunmamasıdır.

(a) Kara deliğin foton küresi, (b) kara delik informasyon paradoksu çözebilir mi? (NASA)

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Photon_sphere

9 Eylül 2022

 

GERİ (kara delikler)