• Bilim insanları karadeliklerin kütlesinin yok olacağını savunan Stephen Hawking’in teorisinin yeterli kütleye sahip tüm kozmik cisimler için geçerli olabileceğini düşünüyor. Bu evrendeki tüm maddenin buharlaşıp yok olmaya mahkum olduğu anlamına geliyor.

Ünlü fizikçi Stephen Hawking’in karadeliklerin kütlesinin olay ufkunda sonradan “Hawking Radyasyonu” olarak adlandırılacak bir tür ışıma ile buharlaştığı yönündeki teorisi o dönemde büyük yankı uyandırmıştı. Güncel bir araştırma Hawking’in karadeliklerin kütlesiyle ilgili olarak ortaya attığı teoriyi, evrendeki kütlesi olan her maddenin buharlaşmaya mahkûm olduğu savıyla güncelledi.  

Hawking Radyasyonu nedir?

1970lerde birçok bilim insanı karadeliklerin, normal fizik kurallarının geçerli olmadığı gizemli birer kozmik varlık olduğunu düşünüyordu. Bu dönemde fizikçi Stephen Hawking “karadeliklerin bir sıcaklığı var mıdır?” diye basit bir soru sordu. Bu soru fizikte çığır açan Hawking radyasyonu teorisinin ortaya çıkmasına neden oldu.

Hawking’in teorisi, uzayın boş olmadığı ve hiçbir madde ya da parçacık içermemesine rağmen normalde birbirini hızla yok eden parçacık ve antiparçacık çiftlerini oluşturduğu düşüncesine dayanır. Bu parçalar bir karadeliğin sınırında oluştuğu zaman bu parçacıklardan biri karadeliğin içinde yok olurken diğeri ise bu çekim etkisinden kaçabilir.

Hawking bu etki nedeniyle karadeliğin çok düşük olsa da bir sıcaklığa sahip olduğunu ve kütlesini bu ışıma sayesinde son derece yavaş bir biçimde kaybedeceğini öne sürdü.

Bir karadeliğin kütlesini tamamen kaybetmesi süreci oldukça uzundur. Bu teori gerçekliği ifade ediyorsa Güneş’in kütlesine sahip bir karadelik ancak 10 üzeri 64 yıl gibi korkunç uzun bir sürede yok olur.

 Hawking’in teorisine ürpertici bir güncelleme

Bu teorinin ortaya çıkışından yaklaşık 50 sene sonra bilim insanları ürpertici bir güncelleme ortaya attı.

Hollanda’daki Radboud Üniversitesinden Heino Falcke, 2019 yılında bir karadeliği ilk kez fotoğraflayan ekibin başındaki isim olarak tanındı. Falcke bugünlerde adından, evrendeki kütlesi olan tüm nesnelerin buharlaşarak yok olacağını öne süren bir teori ile söz ettiriyor.

Teori, Hawking Radyasyonunun sadece bir karadeliğin olay ufkunda mı var olduğunu yoksa yeterli kütleye sahip olan herhangi bir madde tarafından oluşturulan çekim alanları için de geçerli olup olmayacağının incelenmesinden oluşuyor.

Araştırmacılar Hawking radyasyonunu bir dizi yerçekimsel alan gücüne sahip uzaylarda yeniden üreten matematiksel bir model geliştirdi. Yeni teoriye göre, enerjinin büyük bir nesneden ışık şeklinde yavaşça sızması için bir olay ufku gerekli değil. Bir diğer deyişle yeterli kütleye sahip bir maddenin çekim alanı Hawking Radyasyonunun üretilmesi için yeterli.

Teori evrendeki herşeyin buharlaşarak yok olacağı anlamına gelebilir

Konuyla ilgili bir açıklamada bulunan Heino Falcke, "Bu araştırmanın sonuçları olay ufku olmayan nesnelerin, örneğin ölü yıldızların kalıntılarının ve evrendeki diğer büyük nesnelerin de bu tür bir radyasyona sahip olduğu anlamına geliyor" dedi ve ekledi: "Ve çok uzun bir süre sonra bu, evrendeki her şeyin sonunda tıpkı kara delikler gibi buharlaşmasına yol açacaktır. Bu sadece Hawking radyasyonu anlayışımızı değil, aynı zamanda evrene ve geleceğine bakışımızı da değiştiriyor."

Eğer bu teori doğruysa yıldızları, nötron yıldızlarını ve gezegenleri oluşturan madde uzun bir süre sonra yeni bir ultra düşük enerji moduna geçecek ve bu madde karadelikteki gibi çökelerek hiçbir iz bırakmadan ışık şeklinde kaybolacak.

Bilim insanları buna soğuk ışık parlaması adını veriyor ve henüz hiçbir büyük kütle etrafında bu tür bir parlama tespit edilemedi. Günümüzde birçok fizikçi bu tür bir ışımayı tespit etmek için çalışmalar yürütüyor.

 

*****

Karadelikler hakkında ilginç teoriler

Kara delikler ateşten bir duvarla çevrili olabilir

Hawking radyasyonuyla ilgili sorunlardan biri de fizikçiler için ürettiği çözümlerden daha çok sorulara neden olmasıdır. Örneğin Hawking radyasyonu tarafından üretilen atom altı parçacıklar dolaşıktır, yani biri üzerindeki etki diğeri tarafından anında “hissedilir”. Bu durumda karadeliğe düşen parçacık üzerindeki etki, dolaşık diğer parçacıkta nasıl bir yansıma yaratacak? Bu sorunun cevabını kimse bilmiyor ama eğer dolanıklığı bozan bir yapı söz konusuyla ortaya çok büyük miktarda bir enerjinin çıkması gerekiyor. Bu nedenle karadeliklerin etrafı olağanüstü bir ateş duvarıyla çevrili olmalı.

Bilgi karadeliklerde yok oluyor olabilir, olmayabilir de(?)

Kara deliklerin ezici kütlesini, parçacıklarla ilgili bilgilerin asla yok edilemeyeceğini savunan kuantum mekaniği yasalarıyla bağdaştırmak zor. Ancak bir kara deliğin olay ufkunun içine düşen maddenin evrende sonsuza kadar kaybolması gerekir. Bu muamma, kara delik bilgi paradoksu olarak bilinir. Son araştırmalar, bir kara delik içinde bilginin Hawking radyasyonunda giden parçacık ortaklarına aktarılabileceğini öne sürüyor.

Kara delikler karanlık madde olabilir

Büyük Patlama'dan kısa bir süre sonra evrenin çok sayıda küçük kara delik üretmiş olduğu düşünülüyor. Bu özellikler ışık yaymayan devasa nesneler olacağından, bazı fizikçiler bu ilk kara deliklerin evrendeki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturan gizemli madde olan karanlık maddeyi açıklayabileceğini varsaymıştır. Ancak Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) verilerinin çok sayıda küçük kara delikle dolu bir evreni dışladığı göz önüne alındığında bu fikir tartışmalıdır. Belki de orta büyüklükte kara delikler hala orada gizleniyor olabilir, ancak gözlemler bunların karanlık maddenin en fazla %1 ila %10'unu oluşturacağını gösteriyor.

Madde bir kara deliğin içinde geleceğe yolculuk edebilir

Kara delikler sonsuzluk sorunuyla karşı karşıyadır. Bir kara deliğin kütlesi sonsuz küçük boyuttaki sonsuz yoğun bir noktaya çökelir. Bilim insanları uzay-zaman dokusunun kara deliğin merkezi yakınında çok güçlü bir şekilde eğrildiğini öne sürüyor. Bu da deliğin bir kısmının geleceğe uzanmasına, yani içine çekilen maddenin zamanda ileri gitmesine neden olacağı öne sürülüyor.

Bilim insanları başka bir evrenden gelen kara delikleri tespit etmiş olabilir

Bazı bilim insanları evrenimizin içinde daha önce var olmuş evrenlere ait karadelikler olduğunu düşünüyor. Oxford Üniversitesi'nin önde gelen matematiksel fizikçisi Roger Penrose, Büyük Patlama'dan kalan enerjik bir kalıntı olan kozmik arka plan radyasyonunun, zaman öncesine ait bu kara deliklerin izlerini içerdiğini ileri sürmüştür. Birçok bilim insanı Penrose'un verilerinin boş olduğunu savunsa da bu olasılık insanların ilgisini çekiyor.

 

*****

Karadelikler hakkında bilmeniz gerekenler

- Kara deliklerin iki farklı şekilde oluştuğu düşünülüyor. Bir teoriye göre, bunlar yıldızların cesetleridir, yani büyük yıldızlar öldüğünde oluşurlar. Doğum kütleleri güneşimizin kütlesinin kabaca 8 ila 10 katının üzerinde olan yıldızlar, tüm yakıtlarını - hidrojenlerini - tükettiklerinde patlarlar ve arkalarında çok yoğun bir nesne, bir kara delik bırakarak ölürler. Geride kalan kara delik yıldız kütleli kara delik olarak adlandırılır ve kütlesi güneşin kütlesinin birkaç katı büyüklüğünde olurlar.  

Tüm yıldızlar öldüklerinde arkalarında kara delik bırakmazlar, daha düşük doğum kütlelerine sahip yıldızlar arkalarında bir nötron yıldızı ya da beyaz cüce bırakırlar.

Kara deliklerin oluşmasının bir başka yolu da gazın doğrudan çökmesidir; bu sürecin güneşin kütlesinin 1000 katından 100.000 katına kadar değişen bir kütleye sahip daha büyük kara deliklerle sonuçlanması beklenmektedir. Bu süreçte gazlar geleneksel yıldız oluşumunu atlatır ve direkt olarak bir karadelik oluşturur.

- Eğer bir kara deliğin içine düşerseniz, teori uzun zamandır yerçekiminin sizi spagetti gibi uzatacağını, ancak ölümünüzün tekilliğe ulaşmadan önce gerçekleşeceğini öne sürüyordu. Ancak Nature dergisinde yayınlanan 2012 tarihli bir çalışma, kuantum etkilerinin olay ufkunun bir ateş duvarı gibi davranmasına neden olacağını ve sizi anında yakarak öldüreceğini öne sürdü.

- Kara delikler emmez. Emme, bir şeyin vakum içine çekilmesiyle oluşur ki devasa kara delikler kesinlikle böyle değildir. Bunun yerine, nesneler tıpkı Dünya gibi yerçekimi uygulayan herhangi bir şeye doğru düştükleri gibi içlerine düşerler.

- Kara delik olduğu düşünülen ilk nesne Cygnus X-1'dir. Cygnus X-1, Stephen Hawking ve fizikçi arkadaşı Kip Thorne arasında 1974 yılında dostça bir bahse konu olmuş, Hawking kaynağın bir kara delik olmadığına dair bahse girmiştir. 1990 yılında Hawking yenilgiyi kabul etmiştir.

- Minyatür kara delikler Büyük Patlama'dan hemen sonra oluşmuş olabilir. Hızla genişleyen uzay, bazı bölgeleri güneşten daha az kütleli küçük, yoğun kara deliklere sıkıştırmış olabilir.

- Gökbilimciler Samanyolu'nda 10 milyon ila 1 milyar arasında yıldızsal kara delik bulunduğunu ve bunların kütlelerinin Güneş'in yaklaşık üç katı olduğunu tahmin ediyor.