Fizik / Astrofizik Tüm Yazılar

Hawking Işıması ve Kara Delikler

Hazırlayan: Eyüp Gürses
Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Adından da anlaşılacağı gibi Hawking Işıması (radyasyonu) ünlü fizikçi Stephen Hawking tarafından öne sürülmüştür.

1975 yılına kadar fizikçiler kara delikler gibi muazzam yoğunluğa sahip kozmik canavarların hiçbir zaman ölmeyeceğini düşünüyorlardı. O zaman ki fizikçiler için yıldızların, gezegenlerin, hatta nötron yıldızlarının ölmesini bile çok doğal karşılıyorlardı. Yalnız konu kara deliklerin yaşam döngülerinden açılınca, olanlar biraz çığırından çıkıyordu.

Kara delikler ölemezlerdi, çünkü ölmeleri için kütle veya enerji kaybetmeleri lazımdı. Ve çoğunuzun da bildiğiniz gibi; olay ufkuna giren ışık bile olsa, bir daha olay ufkunun dışına çıkamazdı. Işık saniyede 299,792,458 metre yol kat etmesine rağmen, bir kere olay ufkuna girdikten sonra terk edemez. Yani bunu ışık bile yapamıyorsa, başka nasıl bir parçacık olay ufkunu terk edip kara deliğe kütle kaybettirip onu günbegün öldürebilirdi ki? Bu soru 1975 yılına kadar cevapsız kaldı ve işte birazdan böyle bir sorunun bile cevabını bilim bize verecek.

Bu cevabı anlayabilmek için kuantum mekaniğini iyice bilmemiz gerekiyor. Kuantum mekaniği bizlere boş uzayın bile gerçekte hiçbir zaman boş olmadığını ve ne yaparsak yapalım tamamen boş bir ortam yaratamayacağımızı söyler. Çünkü her yerde saniyenin en ufak kesirlerinde bile milyarlarca parçacık çifti var olup yok olur. Bu termodinamikle çelişiyor gibi gözükse de, biraz yakından baktığınızda böyle bir çelişkinin olmadığını görürsünüz. Oluşan madde çiftlerinden birisi + (artı) kütleli ve diğeri – (eksi) kütlelidir ve bunlar etkileşime girince toplam enerji 0 olur (başlangıçta ki hiçlik durumu) ve herhangi bir yasa ihlal edilmeden kuantum mekaniği termodinamikle çelişmeden yoluna devam eder.

Hawking Işıması, bir kara deliğin olay ufku (event horizon) sınırında var olan parçacık çiftlerinin birinin karadelik tarafından yutulması, diğerinin ise kurtulması varsayımı üzerine şekillenmiştir. (Telif: S. W. Hawking (1974), University of Texas)

Kara delikler, kuantum mekaniksel açılardan ele alınmazlarsa ölümsüzlerdir ve bu da fark edeceğiniz gibi büyük bir sorun teşkil eder. Çünkü sonsuza kadar yaşayan kozmik cisimler (kara delikler) uzay-zamanda çok bol bulunurlar. Çok bol bulunmuyor olsalardı dahi sonsuza kadar yaşamaları bizim için sorundur.

Hawking’e göre kara deliklerin olay ufkunun etrafındaki uzay boşluğunda kuantum mekaniğinin izin verdiği ölçülerde kuantum dalgalanmaları gerçekleşir bu dalgalanmaların yarattığı negatif enerjili parçacık ve bu parçacığın çifti olan parçacık etkileştiklerinde birbirini yok eder. Ancak – enerjili parçacık olay ufkundan içeri girip kara delik tarafından yutulursa ve + enerjili parçacık olay ufkundan uzaklaşırsa, bu olay kara deliğe kütle kaybettirir.

Negatif enerjili parçacık kara delik tarafından yutulduktan sonra etkisi çok azda 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 olsa bile, sadece varsayımsaldır ve gözlemlenmesi bir hayli zordur.  Ayrıca kara deliklerin radyasyon yaymasını sağlayan içine düşen – enerjili parçacık değil, dışarıda kalıp kaçan + enerjili parçacıktır.

Kısacası kara delikler tamamen ölümsüz olmasalar bile, gözlemsel kanıtlarımız olmasa dahi şimdilik “neredeyse” ölümsüzdürler 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.

Eyüp Gürses

Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum

Yazar Hakkında

Eyüp Gürses