Bir kara deliğin merkezinde kütleçekim alanının ve uzay bükülmelerinin yani eğimin sonsuz hale geldikleri bir bölge yer alır. Çekimsel tekillik denilen bu noktaya konsantre olmuş bir kütle vardır. Bu kütle aslında kara deliği oluşturan kütledir.

Kara delik kavramı ilk olarak 18. Yüzyıl sonunda, Newton'un evrensel çekim kanunu kapsamında doğmuştur denebilir. Ancak kara delikler Einstein'ın genel görelilik kuramından sonra dikkat toplamış daha derin araştırılmıştır. Newton, evrensel çekim ile ilgili tüm çıkarsamaları doğruydu ancak ekgiblikler vardı.

Kara deliklerin anlaşılması için gerekli bir kavram olan kaçış hızını kısa ve pratik bir örnek ile açıklamamız gerekirse:

Bir tenis topunu 5 km/s hız ile dikey olarak fırlatırsak,

h = Vo t - ½ at2

a = g ise

h = Vo t - 1/2 gt2

Burada h yükseklik, g yerçekimi ivmesi, t çıkış veya iniş süresi, Vo ilk hız değeri, V ise h yükseklikteki hız değeridir.

Tepe noktasında hız sıfırdır ve serbest düşme durumu geçerlidir. Bu durumda t değerini bulursak;

Vo = (5 km/s) x (1000m/1 km) x ( 1 s/3600sec) = 1,4 m/sec

g = 9,8 m/sec2

V = Vo + gt

0 = (1,4 m/sec) + (9,8m/sec2) x t

t = 0.14 sec

Bu t süresi iniş için geçerlidir. iniş süresi çıkış süresine eşittir. Öyleyse h değerini bulursak;

h = Vo t - ½ gt2

h=(1,4 m/sec)(0.14 sec)'½ (9,8 m/sec2)(0.14 sec)2

h = (0.196 m) ' (0.19 m)

h = 0.006 m

Yani eğer 5 km/s hız ile yukarı bir tenis topu fırlatırsak sadece 0.06 m yani 6 cm kadar yükseğe çıkıp tekrar elimize düşer. Bunun nedeni Dünya'nın çekim kuvvetidir. Eğer bu tenis topunu 40000 km/s hız ile düşey fırlatırsak top bir daha geri dönemez. Bu hız ile fırlatılması Dünya'nın çekim alanından çıkabileceği bir enerjiye sahip olmasını sağlar tenis topunun. Bu enerji aynı zamanda astronotlarında uzaya çıkış enerjisidir. Bu hız ile fırlatılan tenis topu Dünya'dan uzaklaşır ve bir daha geri dönemez. Bu hıza 'kaçış hızı' denir[1].

M V2 = G M m/R (1)

Vkaçış = (2 GM/R)1/2 (2)

Burada M gezegen kütlesi, V kaçış hızı, G gezegenin yerçekimi sabiti, m cismin kütlesi ve R ise gezegenin yarıçapıdır.

Newton çekim yasalarını bulduğunda bu noktayı atlamıştı ve kaçış hızı kalıbı ilk kez 1915 yılında genel görelilik başlığı altında Albert Einstein tarafından bilim dünyasına sunuldu. Kara delikleri anlamak için 2 kavram bilinmelidir.

- Kütle çekimi

- Işık hızının geçilemeyeceği

I'ık hızı ve kütle çekimi

1905 yılında Albert Einstein'ın özel görelilik ile 1915 yılında yayımladığı genel görelilik kuramlarının temelleri şu şekilde atılmıştı.

Maxwell tarafından ışığın aynı zamanda bir dalga olduğunu bir gözlem sonucu ortaya çıkarmıştı. Bir akımdan bir manyetik alan oluştuğunda bu

manyetik alanda küçük bir akım meydana getiriyordu. Bu akımda bir manyetik alan oluşturuyordu tekrar. Bu döngü tek bir hızda sonsuza ulaşıyordu bir zincir gibi. Bu noktada ışık meydana geliyordu ve bu hız ise ışık hızı olarak bilip c ile sembolize ettiğimiz 299.793 km/saniye gibi muazzam bir hızdır. Albert Einstein ise benzeri düşünce deneyleri ile bir cismin hızı ile ışık hızını mukayese ederek arada bir bağıntı kurma çabası içerisindeyken büyük bir buluşun adımlarını atarak ışık hızının tek değişmeyen kavram olduğunu farketmiştir. Bir cisim ne kadar hızlı giderse gitsin ışık hızı her zaman 299.793 km/saniye görünüyor[2]. Yani bağıl hız kavramı ışık hızı için geçerli olamıyor. Bir cismin yanından geçen bir ışık demeti her zaman için 299.793 km/saniye hız ile cismi geçmektedir. Değişen ise zamanın akış hızıdır. Kara delik başlığı kapsamında daha ayrıntıya girmeden devam edersek, ışık hızının bu deneyler sonucu asla geçilemez bir hız olduğu görülmüştür. Einstein bu hıza bir cismin ancak yaklaşabileceğini ancak asla geçemeyeceğini söylemiş ve bunu özel görelilik kuramı ile bilim dünyasına sunmuştur. Bu sonuçlar ortaya kaçış hızı denilen kavramı çıkarmıştır. Bu kavramı yukarıda incelemiştik. Kara delikleri anlamak için gerekli ikinci kavramıda incelersek eğer yine Einstein'ın bir başka teorisi olan 1915 yılında yayımladığı genel göreliliğe deyinmemiz doğru olur.