KARA DELİKLER

0

Kara delikler, bilimin en heyecan verici araştırma alanlarından biri ile ilgilidir. Kara delik araştırmaları, bizi öngörülemeyen buluşlara taşıyabilir.

Kara deliklerin var olduklarına dair kanıtlarımız vardır, ama bu kanıtlar yetersizdir.

Kara delikler sağduyuya meydan okumaktadır. Günlük hayatta sorduğumuz klasik soruların akla vurulmaya ihtiyacı vardır, çünkü farklı türden bir gerçeklik ile hareket etmekteyiz. Örneğin kara deliklerin büyüklüğü ile ilgili soruları ele alalım. Galaksimizin merkezinde büyük bir kara delik vardır. Bunun anlamı, samanyolunun merkezinde büyük kütleye sahip belirsiz bir cismin olmasıdır. Bu cisim üç milyon normal yıldızdan daha fazla bir kütleye (madde miktarına) sahiptir. Büyük kütlesine rağmen merkezi kara delik çok küçük olmalı ve güneşinkine benzer bir yarıçapa sahip olabilir. Hiçbir şeyin kara delikten kaçamayacağı yere kadar olan en uzun mesafe, yarıçap olarak adlandırılır.

Bilim adamları bugün evreni belli başlı teorilerle tanımlamaktadır: Genel görecelik teorisi ve kuantum mekaniği.

İlki, yerçekimi kuvvetini ve evrenin büyük ölçekteki yapısını açıklamaktadır. Bu teoriler birkaç kilometreden, görünür evrenin yarıçapına (bir ve yirmi dört sıfır – trilyon kere trilyon km) kadar olan her şeyi içeren teorilerdir. Bunlar evrenin büyüklüğünü, onu bütünlüğü ile birlikte gözlemlemeyi mümkün kılar.

Genel görecelik denklemleri bu sıkışmış kütlelerin varlığını açıklar. Bunun aksine kuantum mekaniği son derece küçük ölçekteki fenomenleri kapsar.

Bir kara delik, yalnızca emdiği bir kütlenin yaydığı enerji (E=m.c²) sayesinde gözlemlenebilir. Fakat kara delikler, “olay ufku” da denilen bir sınırın kısıtlamasıyla enerji hareketini imkânsız kılar. Ancak, kuantum fiziği başka bir olasılık daha sunmaktadır. Sızdırılan bir enerjiden bahsetmez fakat tam da “olay ufku”nda kara deliğe giren (onun için kütlesini azaltan) negatif enerji vardır; dışarıya sızan pozitif enerjiden radyasyon oluşturur.

Her iki teori de aynı anda doğru olmadığından kendi içlerinde güçsüzdür. O zaman her ikisini de birleştirecek bir teori aranır. Yer çekiminin kuantum teorisi. Bu teori; her iki kısmi teoriyi evrenin küçük, büyük tüm fenomenlerini açıklayacak, tamamen tek bir teoride birleştirecektir. Bu bütünleştirici, birleştirici, tamamlayıcı bilim; bize unuttuğumuz tek bir evrenden (çoğulluk gibi görünmesine rağmen) bahsedecektir. Yalnızca bütün olarak tek olmayıp, aynı zamanda doğaya ve bütünlüğün özelliklerine, parçalarının anlık ihtiyaçlarından çok daha fazla öncelik veren bir bilim olacaktır bu.

Kara deliklerin açıklanması için, her iki teoriye de bütünleştirerek başvurulması gerekmektedir.

Uzaktan bir gözlemci için, göksel cisimler ilk bakışta sabit olabilirler. Bu kişi için dünyanın yüzeyine, bir gemi veya özel bir istasyona yerleştirilmiş bir teleskop gerekir, fakat bu araçların hiçbiriyle gözlemlenemeyen göksel cisimler vardır: Kara delikler.

Kara delik terimi, Cambridge’den John Michell isimli bir İngiliz tarafından 1783’de duyurulan ve bir fikri grafiksel olarak anlatan, kökeni yeni olan (1969, John Vheeler, Princeton Üniversitesi, ABD) bir terimdir. Yeterli bir kütle ve yoğunluğa ulaşacak bir yıldız, öyle şiddetli bir çekim alanına sahip olacaktır ki, ışık ondan ayrılamayacaktır. Onu, kara delik adı ile vaftiz etmişlerdir, çünkü radyasyon yaymaz. Yıldızın yüzeyinden yayılan ışık, çok uzağa gidemeden önce kendi çekimiyle yeniden yıldızın ortasına doğru sürüklenecektir. Böylece, uzaya ait gerçek bir lağımdan, kara çukurlardan, kara deliklerden bahsedilir.

Hatırlıyoruz ki, iki yüzyıldır ışığın doğası üzerine iki teori var oldu: Newton’un[1] cisimcikler (tanecikler) teorisi ve dalgalar teorisi [2]. Sonlu bir hızda hareket ediyorlarsa, ister tanecikler ister ışık (saniyede 300.000km) olsun kütle çekiminden etkilenir. Bu sonuç kesinlikle, 1915’te Albert Einstein’ın “genel relativite teorisi” ile uyuşmaktadır.

Bir kara deliğin nasıl oluştuğunu kendimize sormadan önce; bir yıldızın yaşam döngüsünü, doğumunu ve ölümünü yeniden ele almalıyız. Bir yıldız; özellikle hidrojen olmak üzere büyük miktarda gazın kendi çekiminin etkisinden dolayı, kendi üzerine çökmeye başlamasıyla doğar. Atomlar çarpışır, karşılıklı etkileşir ve sürtünmeden dolayı kendini ısıtarak helyum oluşturmaya başlar. Nükleer reaksiyondan dolayı ortaya çıkan ısı yıldızın parlamasını sağlar, fakat bu ısı aynı zamanda gazın genleşme basıncını arttıracağından, yıldızın doğmasına neden olan süreci başlatan çekimin etkisine karşı koyar ve onu dengeler.

Neden Güneş kendini soğutmaya ve büzmeye başlar? Neden 5 milyar yıl sonra nükleer yakıt tükenir?

Yıldızın büyüklüğü azalır, onu oluşturan tanecikler (atomlar ve elektron, proton ve nötronla birlikte) birbirlerine çok yakınlaşırlar. Bu nedenle birbirleri tarafından püskürtülür, birbirlerinden ayrılır, yıldızı genişletir ve böylece tıpkı önceleri nükleer reaksiyon ısısının yaptığı gibi, çekimin etkisine karşı koyarak onu dengelerler. Bu “Wolfgang Pauli’nin[3] dışlama ilkesi” olarak bilinir: Yıldız yakıtsız kalır, soğur, büyüklüğü azalır ve yıldızın maddesindeki atomlarla elektronlarının hızlarındaki fark, yıldızın püskürtülmesine yol açar, böylece yıldız genişler.

Chandrasekhar sınırının kütlesini geçen yıldızlar için olası son bir başka durum vardır ki, bunlar beyaz cücelerden çok daha küçük boyuttadır. Bunlar nötron yıldızları olarak adlandırılır, çünkü bu durumda dışlama kendi maddesinin atomlarının nötron ve protonları arasında gerçekleşir. Beyaz cüceler arasında, yarıçapı birkaç bin kilometreye ve yoğunlukları cm² de onlarca tona kadar olanlarla karşılaşıyoruz. Bunlar arasında daha küçük boyutta olanların yarıçapı, on beş kilometreyi geçmez ama yoğunluk cm²de onlarca milyon tondur.

Elektronun anti tanecik ikizine pozitron denmektedir. Bir elektron ve bir pozitron, karşılıklı olarak yok olduklarında, “yokoluş radyasyonu ” olarak adlandırılan bir enerji açığa çıkarırlar. Bu radyasyon, nötron yıldızları gibi çok büyük bir yoğunluğa sahip, sıkışmış cisimler civarında da üretilebilir. Eğer, normal bir yıldız bunlardan birinin yörüngesinde ise, maddeyi yüzeyine çektiğinde enerji patlamaları (ve belki de antimadde ve yokoluş radyasyonu) üreterek maddeyi kopartabilir. Bu tür radyasyon, kara delik gibi çok daha fazla sıkışmış bir cisim tarafından da oluşturulabilir.

Düşen madde güçlü radyo dalgaları da yaratacaktır. Nötronlardan oluşan bir yıldız ve bir kara delik arasındaki en kolay gözlemlenebilir farkın, aralarındaki büyük kütle farkı olduğunu hatırlatalım.

Kara-Delikler-Yani-Sıfıra-Bölünebilirsiniz-

Samanyolu gibi galaksilerin çoğunluğunun, yeterli derecede durgun iç bölgelerinin olduğu zannedilir fakat bazılarının merkezlerinde radyo dalgaları, kızıl ötesi ışınlar ve yüksek hızlı madde fışkırmaları üretilmektedir. Aktif galaksiler tarafından serbest bırakılan bu miktarda enerjinin, yalnızca nükleer reaksiyonlar tarafından üretilmiş olması, aşırıymış gibi görünmektedir. Bazı astronomlara göre bu enerji bir kara deliğe düşen madde tarafından üretilmektedir.

Kara delikler; bilim tarihinde teorinin gözlemler sayesinde doğru bir kanıt elde edilmeden önce, ince detaylarına kadar geliştiği birkaç durumdan biridir. Kara deliklerin sayısı kesinlikle çok fazladır (yalnızca bizim galaksimizde toplamı birkaç yüz bin milyon). Birçok yıldız, evrenin uzun tarihinde tüm nükleer yakıtlarını tüketmiş ve kendilerini çökmeye bırakmış olmalıdırlar, fakat daha araştırılacak çok şey var.

Kütleleri chandrasekhar sınırından çok fazla olan yıldızların, yakıtları tükendiğinde ne olmaktadır? İki olasılık vardır:

1) Bu yıldızlar, kendilerini chandrasekhar sınırının altına yerleştirmek veya parçalama yolu ile yeterli maddeye çözmeyi başarırlar.

2) Bu durumun aksine, kendilerini çökmek üzere olan bir noktaya dönüştürürler. Böyle bir yıldıza genel relativiteye göre ne olur? Araştırmalar, 1939 yılında A.B.D’de Robert Oppenheimar ile tamamlandı. İkinci Dünya Savaşı süresince ve ondan sonraki dönemde unutuldu. (Atomik ve nükleer enerji bütün bilim adamlarının ilgilerini üzerlerine çekti). Modern teknoloji sayesinde, astronomi ve kozmolojinin büyük ölçekli problemlerine karşı duyulan ilgi, astronomik gözlemlerin sayısını ve kategorisini arttırmak için yeniden başlayınca, altmışlı yıllarda sonuçlara varılmaya başlanıldı. Yıldızın kendini büzmesi sonucu oluşan çekim alanı o kadar büyüktür ki, uzay-zamanda (parlak pırıltının devamı süresince uzayda izlenen yol) yol alan ışığın ışınlarını bile çekmektedir. Dışarıdan bir gözlemci için ışık zayıf görünür, kırmızıya doğru bir yer değiştirme vardır. Eğer yıldızın kütlesinin daha da yoğunlaştığı izlenirse, buradaki ışık çekimden kaçamayacaktır ve çekimden kaçamayacak olan yalnızca ışık değildir. Hiçbir şey kaçamaz, çünkü hiçbir hız ışık hızını geçemez. Tümü, bir kara deliğin çekim alanı tarafından sürüklenmiş ve hapsedilmiştir. Artık yeni bir boyuttayız, bir kara deliğin içerisindeyiz.

Kara deliğin içerisinde karşılaştığımız yeni boyutun nasıl olduğunu bilmiyoruz, yalnızca farklı olduğunu biliyoruz. Onun içerisinde bizim bilimimizin kanunları işe yaramaz, geleceği önceden söyleme kapasitesi işe yaramaz (yani normalde kullandığımız neden-sonuç ilişkisi işe yaramaz). Zamanın ve evrenin başlangıcında olduğu gibi, bir tekillik vardır. Yoğunluk sonsuzdur, uzay-zaman eğikliği sonsuzdur ve hacim sıfırdır. O zaman, merakı tarafından getirildiği noktaya hayret eden bilim adamı, filozofa dönüşür ve hüküm verir: “Tanrı çıplak tekillikten nefret eder”. Onu görmemize izin vermez. Kozmik bir sansür vardır. Ölüm gibi tekillik de, ne bugünde ne de yakın bir geçmiştedir. Her zaman gelecektedir ve gözlemcileri, tekillikte olup biteni önceden bilmenin ortaya çıkaracağı mutlak krizin sonuçlarından korur.

Kara delikler tamamı ile farklı evrenlere açılan “tüneller” midir? Tek yönlü bir zarın huzurunda, dönüşü olmayan bir yolculuğun başlangıcında mıyız? Aynı evrenin başka bir bölgesi mi ortaya çıkıyor veya ayrı iki evrenden mi bahsediliyor? “Aynı” oluşa veya “ayrı” oluşa ne işaret ediyor? Burada yaşam-ölüm, madde-enerji, beden-ruh olarak adlandırdığımız ikiliklere benzer tek bir yüce ikilik yok mu? Birbirlerini tamamlayarak, kendilerine ortak bir anlam bahşeden, her birinin kendi kara deliği ile ortalarından birleştiği iki evrenin huzurunda mıyız?

Kara deliği “kurdun deliği” olarak adlandırırlar; çünkü kurt kozaya veya meyveye girdiği anda delik bir ortak yüzey yoluyla “içeride ve dışarıda olanları” paylaşır.

Bir kara delik nasıl keşfedilir? Eğer onu görebilmemiz için yeterli ışık yaymıyorsa ona yaklaşamayız, çünkü bizi ve etkin olduğu yarıçapa yerleştirdiğimiz her şeyi oburcasına yutar. Yakın göksel cisimler üzerinde güçlü bir çekim kuvveti uygular. Bu sayede bizim için görünmez olan bir şeyin çevresinde dönen, görünür yıldızlar olduğunu saptıyoruz.

“Mini kara delikler” olarak adlandırılan bu yıldızlar aslında; kütleleri chandrasekhar sınırının altında olup, güneşin kütlesinden çok daha küçük olduğundan, çekimden dolayı çökme ile oluşturulmuş olmayan ilksel kara deliklerdir. Bunlar, çok yüksek sıcaklık ve basınç değerlerine maruz kalarak, aşırı miktarda sıkıştırılmış maddeden oluşturulmuşlardır (bunun anlamı, bu kara deliği oluşturmak için çekim gücünün harekete geçmemiş olmasıdır). Bu yüksek sıcaklıklar ve dış basınçlar, evrenin ilk evrelerinde oluştular. Bunlar azdır, evrenin maddesinin milyonlarca parçasından biri gibi oluşurlar.

“Zamanın Tarihi” adlı eserinde dahi Stephan W. Hawking; bize kara deliklerin o kadar da kara olmadığını, radyasyon yaydıklarını söyler.

Bunu anlamak için kendimize, onun sınırı olan bir kara deliğin “sonuç ufku ” olarak adlandırılan yerde maddeye ne olduğunu sormalıyız. Madde; uçurumun tam kenarında bir kara delik tarafından yutulmak üzereyken, büyük çekim gücünün etkisi ile parçacık-anti parçacık olmak üzere ikiye ayrılır. Negatif enerjiye sahip olan parçacıklar kara deliğe girer, pozitif enerjili partiküller dışarıya doğru yayılırlar.

Bu; kara deliklerin radyasyon yaydığını söylemek anlamına gelir, fakat kendi radyasyonunu değil. Çünkü hiçbir şey onun sonuç ufkundan kaçamaz. Enerjinin kütle ile doğru orantılı olması gibi (E=m.c²) negatif enerjiyi emer. Kara deliğin kütlesi azalır ve ısısı artar. Bu, termodinamiğin ikinci yasası ile de uyuşmaktadır (bu yasa entropinin artışından bahseder ki, bu kendi kendine bırakılmış bir sistemde enerji kaybının, düzensizliğin sürekli arttığı anlamına gelir).

İlya Prigogine’e göre; kara deliklerdeki bu entropi bizi endişelendirecek, düzensizliğin arttığı izole edilmiş bir sistem. Bizi endişelendirmesi gereken bir şey varsa o da, iç bir enerji dönüşümü olmayan kapalı sistemlere karşı (soğuk bir kahve fincanı, bir odun tomruğu), açık bir sistem ( çevresi ile devamlı enerji alış verişi olan, enerji tüketen ve sönümlendiren) olarak bahsedilenlerdir.

Dengeden, ölümden uzak olan tüketici yapılarla karşı karşıyayız. Dalgalanmalar kritik bir seviyeye ulaştığında, sistemin düzenini bozarlar fakat parçalar daha kompleks bir bütünlükte yeniden oluşurlar. Sistem daha yüksek bir düzene doğru kaçmıştır. Daha yüksek karmaşıklık derecelerinde, daha sonra onu yok etmek için ilkinden daha yüksek bir düzene geçerek; “Doğanın kanunlarının doğasını değiştirir”. Yaşam entropiyi yok eder.

Tüketici yapılar teorisi, toplumun dönüşümünün bilimsel bir modelini sunar. Bu dönüşüm, aynı anda nitel ve nicel bir sıçrama ile krizi kışkırtan, muhalif bir azınlık tarafından gerçekleştirilir. Bugün insani bir fizik ortaya çıkmaktadır. Buna paralel olarak felsefe bilince duyulan aşk olarak anlaşılmaktadır ki bu bilinç; insanı, içerisinden güçlenmiş bir şekilde çıktığı eleştirel bir duruma sokar.

Kova burcu çağını şekillendirmek, bilim ve ruhun birbirlerini tamamlaması için eski ve Yeni dünya görüşü arasında köprüler inşa etmeliyiz. Yaşam bir kaza değil, maceradır. İnsanın doğal olasılıkları içerisinde olan zor bir macera: Zihnin değişimi yoluyla kendini yeniden yaratmak. İnsan yaradılışı olan tüm alanlarda egoizmi, kibri terk etmek. Eğer; beyin ve onu içeriden ve dışarıdan, yukarıdan ve aşağıdan çevreleyen her şey, onları anlayabilmemiz için yeterince basit olsaydı, kendimiz de onları anlayamayacak kadar basit olacaktık.

Horacio LABAT

 

İspanyolca’dan Çeviren: Ferim ÇIKGEL

 

[1] Newton, Sir Isaac (d.25.12.1642-Ö.20.03.1727, İngiltere) İngiliz fizikçi ve matematikçi. Diferansiyel ve integral hesabı bulmuş, renk ve ışığın niteliğine açıklık getirmiş, ilk aynalı teleskopu gerçekleştirmiş, mekaniğin temel yasalarını ve evrensel kütle çekimi yasasını ortaya koyarak fizikte gerçek bir devrim gerçekleştirmiştir. Newton renk adını verdiği niteliğin ışığın değiştirilemez bir niteliği olduğunu, bu nedenle de bu özelliğin ışığı oluşturan maddenin (başka bir deyişle taneciklerin) bir özelliği olması gerektiğini öne sürmüştü. Newton kütle çekimi yasası, evrendeki her madde parçacığının öbür madde parçacıklarını, kütlelerinin çarpımı ile doğru orantılı ve aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı biçimde değişen bir kuvvetle çektiğini ifade eden yasadır.

 

[2] Işığın Dalga Yapısı: Fransız fizikçi Augustin Fresnel (1788 Normandiya-1827 Ville-d’Avray, Fransa), 1819 yılında Fresnel aynaları da adı verilen düzenekte oluşan ışığın girişim saçaklarının, yalnızca ışığın dalga özelliği ile açıklanabileceğini söyleyen bir kuram ortaya attı. Bu kurama göre ışığın dalga yüzeyi, onun her doğrultuda yayılmasına olanak sağlayan ve noktasal bir kaynaktan yayımlanan bir küredir.

[3] Pauli, Wolfgang (25.04.1900, Avusturya-Macaristan İmp-15.12.1958 İsviçre), bir atomda birden fazla elektronun aynı anda aynı enerji düzeyinde bulunamayacaklarını belirleyen (1925) ve Pauli Dışlama İlkesi olarak adlandırılan buluşu ile 1945 Nobel Fizik Ödülü’nü kazanan Avusturya asıllı İsviçreli fizikçi.

[4]Chandrasekhar, Subrahmanyan (19.10.1910, Lahor, Hindistan-21.08.1995, Chicago, A.B.D.), Hint asıllı A.B.D’li astrofizikçi. Beyaz cüce yıldızların oluşumuna ilişkin günümüzdeki geçerli kuramı geliştirerek 1983 Nobel Fizik Ödülü’nü William A. Fowler’la paylaşmıştır.

 

 

Share.

About Author

Comments are closed.

'+
1
'+
2 - 3
4 - 5
6 - 7
8 - 9
10 - 11
12 - 13
13 - 14
[x]