Zayıflayan Karadelikler – Hawking Işınımı

Zayıflayan Karadelikler – Hawking Işınımı

22 Ekim 2018 0 Yazar: Sinan ÖZBAŞ
Evrenin esrarengiz varlıkları olan karadelikler teori olarak ortaya atıldıkları tarihten beri herkesin ilgisini çekmeyi başarmıştır. Karadeliklerin tarihçesine bakacak olursak ilk fikirlerin ortaya atıldığı yıllarda bilim insanları tarafından korkutucu bulunmuş ve bazıları tarafından da inkar edilmiştir. Muhtemelen Hawking Işınımı adlı yazımızı okuduğunuza göre gök bilimine ilginiz var ve karadelikler hakkındaki bu korkutucu söylemleri muhtemelen yersiz buluyorsunuz.

Hawking Işınımı Hakkında…

Konumuza dönecek olursak… Başlangıçta bilim insanları: Karadeliklerin olay ufkundan ışık bile kaçamıyor dolayısıyla bir cismin kütle kaybedebilmesi için gerekli olan ışımayı ve madde atınımını da atamadığına göre bu varlıkların ölümsüz oldukları varsayımını gündeme getirmişler. Karadeliklerin ölümsüz ve sonsuza kadar büyüyen bir mekanizma olmaları hepimizi ürkütürdü değil mi? Ünlü fizikçi Stephen Hawking’in öne sürdüğü ‘’Hawking Işıması’’ karadeliklerin ömrüne bir sınır koyuyordu. Kuantum mekaniğine göre evrende boşluk yoktur. Dolayısıyla bizim boş olarak gördüğümüz yerlerde (uzay boşluğu gibi) zamanın en ufak birimlerinde milyarlarca parçacık-antiparçacık çifti oluşup yok olur.

Şimdi bilgilerimizi kara deliğe uyarlayalım. Kara deliğin olay ufku yakınlarında, kuantum mekaniksel ölçekte + ve – enerjili parçacıklar oluşur (madde-antimadde çiftleri). – enerjili parçacık olay ufkundan içeri girer ve karadelik tarafından yutulur. – enerjili parçacık kara deliğin hanesine eksi kütle olarak yazılacağı için karadeliğe kütle kaybettirir. Geriye kalan + enerjili parçacık ise boş uzaya savrulur ve uzay boşluğuna saçılan + enerjili parçacık wien kayma yasası gereği radyo dalgası olarak salınım yapar.

Hawking Işınımı

Bir karadeliğin olay ufkunun yarıçapı, karadeliğin kütlesi ile doğru orantılı olarak artar. Olay ufkundaki kütleçekim alanının büyüklüğü ise karadeliğin kütlesiyle ters orantılı olarak azalır. Dolayısıyla kütlesi küçük olan karadelikler daha sıcaktır ve yine sıcak olan karadelik daha fazla ışıma yapar. Buradan çıkacak sonuç, karadeliğin kütle kaybettikçe sıcaklığı artacak ve dolayısıyla daha fazla ışıma yapacaktır. Yani karadelik kütle kaybettikçe kütle kaybetme oranı daha fazla olacaktır. Peki bir karadeliğin Hawking ışıması nedeni ile buharlaşması ne kadar zaman alır? Karadeliğimiz makro boyutlarda ise bu süreç trilyonlarca yıl sürebilir fakat söz konusu mikro karadelikler olursa kuantumsal ölçekte olan bu var oluşum-yok oluşum sebebiyle zamanın küçük bir kesrinde buharlaşabilirler.

Hawking ışıması yapan karadeliklerin sıcaklığını bulmak için kullandığımız bağıntıya bakarsak artan kütlenin sıcaklık üzerinde ters etkide bulunduğunu görürüz. Buradan güneş kütlesine sahip bir karadeliğin sıcaklığı yaklaşık 10-9 Kelvin kadardır. Bu büyüklükte, çevresinden yalıtılmış bir karadeliğin ışıma yaparak yok olması yaklaşık 1067 yıl sürer. Kütlesi Ay’ınki kadar olan bir karadeliğin sıcaklığı ise yaklaşık 2,7 Kelvin’dir yani kozmik art alan ışımasının sıcaklığı kadardır. Hawking ışıması elbette bilim dünyasında şiddetli tartışmalara neden olmuştur. Aynı zamanda gözlemlenmesinin zorluğu nedeniyle, olaya bir varsayım fakat Matematiksel olarak ispatlanmış bir varsayım olarak bakmak en doğrusu olacaktır.

Matematiksel Denklem İspatı


Hawking Işınımı isimli bu makale, Psikopatoloji Bilimi sitesinden yazar Hüseyin Acar’a aittir.