Kara Deliklerin Belli Bir Zaman Geçtikten Sonra Nasıl Buharlaştıklarını Açıklıyoruz!
Çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü, büyük kütleli yapılar olan kara delikler hakkında oldukça az bilgiye sahibiz. Bu ürkütücü yapılar hakkında bilinen az sayıda şeylerden bir tanesi, buharlaşarak yok oldukları teorisidir. Ama nasıl? Biz de bu yazımızda bu konudan bahsediyoruz.
Hepimiz bir kara deliğin bir tür kozmik delik olduğunu biliyoruz: Yerçekimi alanında kapana kısılmaya yetecek kadar yaklaşan her şeyi yutan bir obje.
Önlerine gelen her şeyi yutarak, enerjisini ve kütlesini arttıran bu eski yıldız kalıntılarının doymak bilmezliği bir gün insanlığı da etkileyebilir. Termodinamiğin iyi bilinen bir sonucu olarak tüm cisimler, hatta en soğuk olanları bile (mutlak sıfırda olmadıkça) enerji yayar ve dolayısıyla enerji kaybeder. Ama tanım gereği kara delikten hiçbir şey kaçamaz, bu yüzden hiçbir şey yayamazlar. Sonuç açıktır: eğer bir şey yaymıyorlarsa, mutlak sıfır sıcaklıkta (-273 santigrat derece) olmalıdırlar. Ayrıca termodinamiğe göre, mutlak sıfırdaki bir cisim sıfır entropiye sahiptir (bir sistemdeki düzensizlik miktarıyla ilgili bir kavram).
1971'de Jacob Bekenstein isimli fizikçi, kara deliklerin olay ufkunun entropisinin bir ölçüsü olduğunu öne sürdü.
Bu nedenle termodinamik hakkında bilinen her şey kara deliklere uygulanabilirdi. 1972'de, Fransız Alpleri'ndeki Les Houches yaz okulunda, Hawking, kara delikler konusunda önde gelen iki uzman olan James Bardeen ve Brandon Carter ile birlikte, termodinamiğinkilere çok benzeyen dört kara delik mekaniği yasasını türettiler, ancak bunları kabul etmeyi reddettiler. 'Bu mekanikler termodinamik yasalarına benzerler ama farklılar' diye onayladılar.
Ancak o yıl büyük Rus teorisyen Yakov Zeldovich ve öğrencisi Alexei Starobinsky, kuantum mekaniğini dönen bir kara deliğin denklemleriyle birleştirerek, bir tür radyasyon yayması gerektiğini gösterdiler.
Hawking ilk başlarda buna pek inanmasa da durumun olasılığı ilgisini çekti, böylece incelemeler yapmaya başladı.
1974'te Hawking'in yaptığı hesaplamalar Bekenstein'ın haklı olduğunu ortaya çıkardı; kara delikler radyasyon sızdırıyordu.
Hawking'in Bardeen ve Brandon ile formüle ettiği yasalar aslında bir kara delik için termodinamiğin yasalarıydı. Kendisi yıllar sonra yaptığı açıklamada, “Gerçekten çok üzülmüştüm çünkü tüm teorik çerçevem yok olmuştu ve bu sonuçtan kurtulmak için elimden geleni yaptım. Oldukça sinirliydim” şeklinde itiraf etmiştir.
Kuantum mekaniği ve genel görelilik ile oynayan Hawking, kara deliklerin o kadar da tuhaf olmadığını belirledi.
Sorun, kara deliğin kavranışındaydı. Genel görelilik teorisi, kuantum etkilerini hesaba katmayan klasik bir teoridir. Yine de, bir kara deliğin mutlak odak noktası merkezi tekilliktir, yani yıldızın tüm kütlesinin kendi yerçekimi tarafından ezildiği boyutsuz bir matematiksel noktadır. Bu kadar küçük boyutların göz önüne alınması, olası kuantum mekaniksel etkilerin dikkate alınması gerektiği anlamına gelir.
Bu kurallar göz önüne alındığında ilk sonuç, kara deliklerin sıfır entropiye sahip olmamasıdır.
Aslında, eskiden oluşturdukları yıldızlardan çok daha fazlasına sahiptirler. İkinci sonuç, kara deliklerin mutlak sıfır sıcaklığında olmadığını gösterir. Kütlesi, enerjisi ve entropisi olan her varlık sıfırdan farklı bir sıcaklıkta olmalıdır ve kara delikler de, aşırı derecede küçük olsalar bile, buna sahiptir. Bu bağlamda temel bir kural vardır: bir kara deliğin kütlesi ne kadar fazlaysa sıcaklığı o kadar düşük olur. Üçüncü sonuç ise bir öncekinin sonucu olarak oluşur. Eğer delik sıfır sıcaklığında değilse, enerji yayması gerekecektir. Ama kara deliğin içinden hiçbir şeyin kaçamayacağı konusunda emin değil miydik? Hawking 'Evet, bu enerji salınımı deliklerin yüzeyinden gelmekte, içlerinden değil' diyor.
Siz bu konu hakkında ne düşünüyorsunuz? Yorumlarda buluşalım!
Yorum Yazın
Karadeliklerinin içinin noktasal olduğunu düşünmüyorum. Nötron yıldızları gibi -belki onlrdan milyar kat fazla- yoğunlar ama noktasal değiller. Yaydıkları en... Devamını Gör