HAWKING IŞIMASI VE KARADELİKLER

HAWKING IŞIMASI VE KARADELİKLER

Karadeliklerle ilgili merak ettikleriniz... Stephen Hawking'in Kara Delikler üzerine geliştirdiği teoriler... Bizleri korkutan, insanlığın hatta evrenin sonu olabileceğini düşündüğümüz kara delikler aslında nedir?

1975 yılına kadar tasvir edilemeyen kütle yoğunluğuna sahip bu canavar gök cisimlerinin ölümsüz olduğu düşünülüyordu. Birçok yıldız türünün doğup büyüdüğü ve olgunluk döneminin ardından öldüğü kabul edilirken bu kozmik canavarlar söz konusu olunca konu değişiveriyordu. İnsanlık için bu sevimsiz konu galaksinin hatta tüm evrenin bile bir karadelikle son bulacağı fikriyle eşdeğerdi. İşte bu noktada kuantum mekaniği devreye giriyor ve bizim kara delikler hakkındaki görüşlerimizi değiştiriyordu. Bir anlamda bu teoriyi ortaya atan Stephen Hawking insanlığın geleceğini kurtarıyordu. Hawking Işıması olarak bilinen olay bize kara deliklerin de kütle kaybedebileceğini gösterdi. Tabii ki henüz teorik seviyede.

Öyle ya ışığın bile kaçamadığı, dolayısıyla optik olarak gözlemleyemediğimiz korkunç yoğunluktaki gök cisimleri ile ilgili gözlem yapabilmek oldukça zordur. Ancak Hawking’in teorisi bize matematiksel olarak kara deliğin kütle kaybedebileceğini göstermektedir.

Hawking söz konusu makalesini 22 Ocak’ta arxiv ön baskı platformunda yayınladı. (https://arxiv.org/abs/1401.5761)

Bu çalışmanın adını da tuhaf bir şekilde "Bilgiyi Koruma ve Kara Delikler için Hava Durumu Tahmini" adını verdi ve bu makale bilimsel değerlendirmeden geçmedi. Makale, Ağustos 2013'te Kaliforniya, Santa Barbara'daki Kavli Teorik Fizik Enstitüsü'ndeki bir toplantıda Skype aracılığıyla yaptığı bir konuşmaya dayanıyordu.

 

Yangın söndürme (Fire Fighting)

Hawking'in yeni çalışmasının Kavli Enstitüsü'nden teorik fizikçi Joseph Polchinski ve meslektaşları tarafından keşfedilmesinden sonra neredeyse iki yıldır can sıkan kara delik güvenlik duvarı paradoksu olarak bilinen şeyi çözme girişimine verilen Yangın Söndürme olmuştur.  (bkz. 'Astrofizik: Delikte ateş!' Fire in the hole!).

Araştırmacılar bir düşünce deneyinde kara deliğe düşecek kadar şanssız bir astronotun başına ne geleceğini sordular. Olay ufukları, Einstein'ın genel görelilik kuramının matematiksel olarak basit sonuçlarıdır ve ilk olarak Alman astronom Karl Schwarzschild tarafından 1915'in sonlarında, teorinin yayınlanmasından bir aydan kısa bir süre sonra Einstein'a yazdığı bir mektupta işaret edilmiştir. Bu resimde, fizikçiler uzun süredir astronotun yaklaşan kıyametinden habersiz olay ufkundan mutlu bir şekilde geçeceğini, ardından yavaş yavaş içe doğru çekileceğini -yol boyunca spagetti gibi gerileceğini- ve sonunda "tekillikte ezileceğini varsaymışlardı.

Ancak durumu ayrıntılı olarak analiz eden Polchinski'nin ekibi, parçacıkları küçük ölçeklerde yöneten kuantum mekaniği yasalarının durumu tamamen değiştirdiğini şaşırtıcı bir şekilde fark etti. Kuantum teorisinin, olay ufkunun astronotu çıtır çıtır yakacak yüksek enerjili bir bölgeye veya "güvenlik duvarına" dönüştürülmesi gerektiğini dikte ettiğini söylediler.

Bu endişe vericiydi çünkü güvenlik duvarı kuantum kurallarına uysa da Einstein'ın genel görelilik kuramını hiçe sayıyordu. Bu teoriye göre, serbest düşüşteki bir kişi, ister bir kara deliğe düşüyor ister boş galaksiler arası uzayda yüzüyor olsun, fizik yasalarının Evrendeki her yerde aynı olduğunu algılamalıdır. Einstein'a göre olay ufku önemsiz bir yer olmalıdır.

Olay ufkunun etrafındaki uzay boşluğunda kuantum dalgalanmalar gerçekleşir. Bu dalgalanmaların meydana getirdiği negatif enerji yüklü parçacık ve bu parçacığın çifti olan pozitif yüklü parçacık etkileştikleri zaman birbirini yok eder. Ancak negatif yüklü parçacık olay ufkundan içeri girip kara delik tarafından yutulursa ve pozitif yüklü parçacık olay ufkundan uzaklaşırsa, bu olay kara deliğe kütle kaybettirir.

Negatif yüklü parçacık kara delik tarafından yutulduktan sonra etkisi az da olsa E=MC2 eşitliğine denk gelen kütle kadar negatif kütle, kara deliğin kütlesine eklenir ve bu ekleme işlemi kara deliklerin kütle kaybedip buharlaşmalarına neden olur. Ancak kara deliklerin bu özellikleri şu ana kadar gözlemlenememiştir. Yani matematiksel olarak ortaya konulmuş, varsayımsal sonuçlardır. Doğal olarak mevcut teknolojimizle gözlemlenmesi bir hayli zordur.  Ayrıca kara deliklerin radyasyon yaymasını sağlayan içine düşen – enerjili parçacık değil, dışarıda kalıp kaçan + enerjili parçacıktır.

Sözün özü kara delikler tamamen ölümsüz olmasalar bile, aksini ya da doğruluğunu kanıtlayan gözlemsel kanıtlarımız olmadığı için şimdilik onlar için “hemen hemen ölümsüzlerdir” demek zorundayız. Yine de burada bir kısıtlama yapmak zorundayız: Makro kara delikler Hawking Işıması yaparak kütle kaybederler ve yavaşça belki trilyonlarca yıl içinde ölürler, mikro kara delikler ise makro kara deliklerin aksine saniyenin çok ufak bir kesrinde bu kuantum dalgalanmalarının etkisiyle buharlaşırlar.

Levent ASLAN

Levent ASLAN

Yazar

İlginizi çekebilecek diğer içerikler

FİZİKTE YENİ BİR KUVVET Mİ DOĞUYOR? BİLİMSEL

FİZİKTE YENİ BİR KUVVET Mİ DOĞUYOR?

KADIN BEYNİ Mİ ERKEK BEYNİ Mİ DAHA ÜSTÜN? BİLİMSEL

KADIN BEYNİ Mİ ERKEK BEYNİ Mİ DAHA ÜSTÜN?

BELLEK DEĞİŞTİRİLEBİLİR Mİ? BİLİMSEL

BELLEK DEĞİŞTİRİLEBİLİR Mİ?

ATOM SAATİ BİLİMSEL

ATOM SAATİ

Yorum Yap