Kara Deliğin Tek Salınımı Hawking Radyasyonu Hakkında Tüm Ayrıntıları Açıklıyoruz
1970'lerde fizikçi Stephen Hawking, görünüşte basit bir soruyu yanıtlamaya çalıştı: Kara deliklerin bir sıcaklığı var mıdır? Analizi, şimdi adını taşıyan konsepte yol açtı: Hawking radyasyonu. Hawking kara deliklerin enerji yaydığını göstermekle kalmadı, aynı zamanda inanılmaz yavaş bir şekilde küçüldüklerini ve sonunda bir gama ışını patlamasında patladıklarını da gösterdi. Biz de bu yazımızda Hawking radyasyonundan bahsediyoruz.
Hawking radyasyonu, uzay boşluğu ile bağlantılı bir kavramdır.
Hawking radyasyonu fikri, boş uzayın aslında boş olmadığı gerçeğine dayanmaktadır. Bu belki de kavraması zor bir kavramdır. Boş uzay hiçbir kütle, hiçbir parçacık veya enerji kuantası içermemesine rağmen, onları tanımlayan kuantum alanları hâlâ uzayın boşluğunda mevcuttur.
Uzay boşluğundaki kuantum alanları herhangi bir enerjiye sahip olmaları gerekmediğinden, normalde birbirini hızla yok eden bir parçacık-karşıt çifti olan, "sanal parçacık" çiftlerini oluşturabilirler.
Ancak bir kara deliğin yakınında, bu parçacıklardan birinin kara deliğin içinde sonsuza kadar kaybolması diğerinin ise Hawking radyasyonu olarak dışarıya kaçması mümkündür. Bu açıklama yaygın olarak kullanılmasına rağmen bütün cevap değildir. Hawking radyasyonu, Genel Görelilik tarafından tanımlandığı gibi, yerçekiminin uzay-zamanı nasıl etkilediğinin bir sonucudur.
Boş uzaydaki kuantum alanları, Heisenberg'in belirsizlik ilkesine uyar; bu, onların edinebileceği enerjinin bir sınırı olduğu anlamına gelir.
Bir yer çekimi alanı, uzay-zamanı büktüğü ve zamanın yerel geçişini etkilediği için farklı yer çekimi eğriliklerine sahip uzay-zaman bölgelerinin kuantum alanları enerjisi üzerinde anlaşamaz. Bir kara deliğin yer çekimi alanında farklı konumlardaki vakumun enerjisindeki bu fark, 'sanal parçacıkları' yaratır.
Hawking, bir kara deliğin sıcaklığı olup olmadığı konusundaki asıl sorusunu yanıtlamayı başarmıştır.
Kara deliklerin bir ısısı vardır ancak bu sıcaklıklar son derece küçüktür. Dahası, Hawking bir kara deliğin saldığı enerji miktarının kütlesiyle ters orantılı olduğunu göstermiştir. İlginç bir şekilde, kara deliğin kütlesi ne kadar yüksekse enerji salınımı ve sıcaklığı o kadar küçük olur.
Peki, Hawking radyasyonunu nasıl tespit edebiliriz?
Kara delikler çoğu zaman “mutlak sıfırın” sadece marjinal bir şekilde üzerinde olan sıcaklıklara sahiptirler. Ki bu seviyeler Kozmik Mikrodalga Arka Planının sıcaklığına kıyasla çok küçüktür. Ayrıca, evrenin yaklaşık 2.5 güneş kütlesinden daha küçük kara delikler üretemediği de görülmektedir. Bu nedenle aşırı küçük ve dolayısıyla aşırı sıcak kara delikler bulmak da bir seçenek değildir. Bu nedenle Hawking radyasyonunu tespit etmenin neredeyse imkansız olması muhtemeldir.
Hawking'in çalışmalarının sonuçlarından biri, kara deliklerin sonsuz varlıklar olmadığıdır.
Yaşamlarının sonunda çok yavaş bir şekilde buharlaşıp ölür. Hawking radyasyonunun salınımı kara deliğin kütlesini kademeli olarak azaltır. Böylece aktif olarak yeni malzeme emmeyen kara delikler yavaş yavaş küçülecek ve sonunda yok olacaktır. Bu ölüm buharlaşması için zaman çizelgeleri aşırı büyüktür çünkü bu çok yavaş gerçekleşen bir durumdur.
Hawking radyasyonu nedeniyle bir kara delikten kütlenin buharlaşması, "bilgi paradoksu" olarak bilinen rahatsız edici bir soruna yol açar.
Kuantum mekaniğinin temel ilkelerinden biri, bilginin yok edilemeyeceğini belirtir. Örneğin bir parçacık sistemi hakkında tam bilgiye sahipsek, o sistemin geleceğini ve geçmiş durumlarını tahmin edebiliriz.
Bir kara deliğin olay ufkunu geçen parçacıkların tuttuğu bilgiler bizim için sonsuza kadar 'kaybedilir' çünkü asla oradan geri dönemezler.
Bilgi kara deliğin içinde bozulmadan kalırsa, bu bir sorun değildir. Sorun, kara deliğin Hawking radyasyonu yoluyla kütlesini kaybetmesi, ancak bu bilgiyi Evrenin bizim için erişilebilir kısmına geri döndürmemesidir. Kara deliğin ömrünün sonunda kara delik, ve yuttuğu bilgiler, tamamen kaybolur. Bu da kuantum mekaniğinin kurallarını ihlal eder, çünkü bilgi kaybolmuş olur. Bu paradoksa çözüm arayışı ilginç yeni fizik teorilerine yol açtı, ancak bu çözülmemiş problem, tamamen yeni bir “kuantum kütleçekimi” teorisi gerektirebilir.
Siz bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz? Yorumlarda buluşalım!
Yorum Yazın