Alternatifim Cafe

Karadelikler

Discussion started on Coğrafya

angelfb1907



Fizikte, gökbilimde, kozmolojide belki hiçbir nesne sokaktaki adam için bir karadelik kadar popüler olamadı. Bırakın Üniversiteyi, liseyi, ilkokul öğrencilerinin bile kaba hatlarıyla doğru bilgileri var bu gizemli ve güçlü gökcisimleri hakkında. Ekonomik literatüre hatta günlük dilimize bile girdiler. Karadelik benzetmesi, verimsiz büyük masraf kapıları, bütçe açıkları ve doymak bilmez bir iştahla çevresinde ne varsa silip süpüren her şey için kullanılıyor. Bu ilgi, belki akıl almaz güçlerinin uyandırdığı korkuyla karışık hayranlıktan kaynaklanıyor; belki 1968 yılında Amerikalı fizikçi John Wheeler'in taktığı adın, uçsuz bucaksız evrenimizden, başka evrenlere bir çıkış kapısı çağrışımı yapmasından; belki de bilimle bilimkurgu arasındaki sınırları belirsizleştirmesinden. Kimi, Einstein'in kütleçekim kuramının garip öngörülerinin, bir kez daha gözlemle doğrulanmasına hayranlık duyuyor. Kimiyse, kuramın ve gözlemin ortaya koyduğu, doğanın akıl almaz gücüne.



KARADELİKLER

Fiziğin gündeminde yine köşede. Büyük Patlama'dan sonra evrendeki en şiddetli olaylar olan gama ışını patlamalarının, karadeliklerle ilgisi belirlendi. Yeryüzünde ve uzayda, giderek daha yaratıcı teknolojilerle donatılan teleskoplar, karadelikleri inceleyerek kuramsal öngörüler için yeni yeni kanıtlar topluyorlar.

Ama kuram yakalanacak gibi değil. Bu cisimlerin, bilinen fizik yasalarının geçerliğini yitirdiği, içlerinde olup bitenler konusunda neredeyse her gün yeni önermeler yapılıyor. Sokaktaki adamsa, giderek daha da garipleşen kuramsal savlar yerine, bunların kılgısal sonuçlarıyla ilgili. Kimisi, New York'ta başlatılan bir deneyde oluşabilecek bir karadeliğin tüm Dünya'yı yutmasından korkuyor. Başkalarıysa, karadelik araştırmalarının, evrendeki yalnızlığımıza son vereceğinden umutlu; gidilemez gibi görünen uzaklıklara, hatta başka evrenlere bir çırpıda ulaşabileceğimiz "kurt delikleri"ni bekliyor. Yalnızca Karadelikler için değil, Evren'in yapısı ve dinamiği konusunda da hızla değişen görüşler, bu "kestirme" yolları en azından kuramsal olarak olanaklı kılabilecek gibi görünüyor. Ancak, fizikçilerin bugünkü düşleri çok başka bir hedef üzerinde odaklanıyor. Karadelikler aracılığıyla "her şeyin kuramını", daha somut bir anlatımla "kütleçekimin kuantum kuramını" elde edebilmek. Bu konuda en yetkin fizikçilerce yapılan öneriler, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nın web sayfasında tartışılıyor ve neredeyse kollektif bir çabayla hergün geliştiriliyor. Bazı fizikçiler, bu hedefi daha şimdiden gerçekleştirdiklerini öne sürüyorlar. Doğaldır ki kullandıkları araçlar, getirdikleri açıklamalar, kuantum dünyasının garipliklerini kanıksamaya başlamış kulaklarımız için bile hayli yabancı.

Küçük Devler

Aslında yeni öneriler olmadan bile karadeliklerle ilgili kuram ve gözlemler öyle usun kolayca alacağı türden şeyler değil. Hepimiz biliyoruz; karadeliklerin bir türü, büyük kütleli yıldızların merkezdeki hidrojen yakıtlarını kısa sürede tüketip çökmeleriyle ortaya çıkıyor. Kabullenmekte zorlandığımız şey, Güneş'imizden kat kat büyük bir yıldızın nasıl olup da inanılmaz boyutlara küçülebilmesi ve inanılmaz bir güç kazanması. Örneğin Güneş'ten 10 kat büyük bir yıldızın karadelik durumuna geldikten sonra aldığı boyut, 60 Km. çaplı bir küre! Üstelik bu küre, deliğin kendisi de değil. İçine düşen hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağını bildiğimiz "olay ufku". Daha iyi kavrayabilmek için, boyutlarına az çok aşina olduğumuz bir başka gökcismini, Dünya'mızı düşünelim. Böylesine küçük kütleli bir cismin karadelik durumuna gelmesi olanaksız, ancak biz olanaklı olduğunu düşünelim. Bu durumda Dünya'nın olay ufkunun çapı 9 milimetreden biraz daha az olacaktı. Bundan sonrasını anlamak içinse yeniden, çöken dev yıldızımıza dönelim. Asıl karadelik, yani fizikteki adıyla "tekillik", olay ufkunun tam merkezinde. Ama artık çap falan yok. İçine düşen madde ve enerjiyi Evren'in malvarlığından çıkaran bu cismin boyutları, matematiksel bir nokta kadar.

Dünya hiçbir zaman bir karadelik olamaz dedik ama, aslında olabilir!... Yeter ki onu gerektiği kadar sıkıştırabilelim. Dolayısıyla kuramsal olarak bir karadeliği oluşturacak madde için alt ya da üst sınır yok. Ama oluştuğu maddenin böylesine muazzam ölçülerde sıkışabilmesi için gerekli koşullar, büyük kütleli yıldızlarda kendiliğinden var. Dolayısıyla Evren'de en çok görülen karadelikler, Güneş'imizden aşağı yukarı 10 kat fazla kütlesi olanları. Böyle bir yıldızın ağırlığı 1031 Kg. kadar (Yani 1'in sağına 31 tane 0 koymanız gerekiyor)..
Karadeliklerin bir türü, çöken dev yıldızlarca oluşturuluyor demiştik. Peki başka türleri? İstediğiniz yöndeki uçlara gidebilirsiniz. Kuramcılar, 13-15 milyar yıl önce Büyük Patlama'nın hemen ardından mikroskopik karadelikler oluştuğu konusunda birleşiyorlar. Ama karadelik (KD) dinamiğine göre bunların çoktan yok olması gerekiyor.

Öteki uçta devasa boyutlar söz konusu. Büyük gökadaların merkezindeyiz. Buralardaki karadelikler öyle 10 - 20 değil, milyonlarca, hatta milyarlarca G ü n e ş kütlesinde. Eliptik dev gökada M - 87'nin merkezindeki karadelik 3x109 Güneş kütlesinde. Gökadamız Samanyolu' nun merkezinde varolduğuna inanılan KD' se oldukça küçük. Yalnızca 2,6 milyon Güneş kütlesinde. Bu dev kütleli karadeliklerin, gökadalar olu-şurken merkezlerindeki gazın hızla çökmesiyle oluştuğu sanılıyor.
Bir karadeliğin kütlesi ne kadar büyükse, uzayda kapladığı yer de o ölçüde büyük oluyor. Yani "Schwarz-schild Yarıçapı" denen olay ufkunun yarıçapıyla, kara

deliğin kütlesi birbirleriyle doğru orantılı. Bir karadeliğin kütlesi, bir diğerinden 10 kat fazlaysa, yarıçapı da 10 kat fazla. Bizim Güneş'imizle aynı kütlede bir karadeliğin yarıçapı 3 kilometre olurdu. Bu durumda, Güneş'imizden 10 kat ağır bir karadeliğin yarıçapı da 30 Km. olmalı. Bir gökada merkezindeki 106Güneş kütlesindeki karadeliğin yarıçapıysa 3x106 Km.

Karadeliğin İçinde...

Diyelim ki bir uzay gemisindeyiz ve bir gökadanın merkezinde 1 milyon Güneş kütleli bir karadeliği incelemekle görevliyiz. Göstergelerimize bir de bakıyoruz ki bir hata yapmışız ve olay ufkunun içine düşmüşüz. Yani karadeliğin içindeyiz. Geri çıkamayacağımızı da biliyoruz, bizi çok ötelerde bekleyen ana gemimize bir mesaj gönderemeyeceğimizi de. Çünkü olay ufkundan dışarı ne ışığın, ne de aynı hızdaki radyo mesajlarının çıkamayacağının farkındayız.

Wolf-Rayet türü büyük kütleli yıldızlar
çökerek karadelik oluşturuyorlar

Peki merkezdeki tekilliğe doğru sürüklenirken son anlarımız ne olacak? Dışarıyı görmeye devam edeceğiz. Çünkü olay ufkunun içine ışığın girmesi serbest. Yalnızca çıkış yasak! Belki uzaktaki cisimleri biraz garip biçimlerde göreceğiz. Çünkü karadeliğin 1 milyon Güneş'lik kütlesi, gelen ışık demetlerini bükecek. Bizi şaşırtan bu durum, böylesine güçlü bir cismin içinde olduğumuz durumda kütleçekimini algılayamamamız. Nedeni, hâlâ serbest düşüşteyiz ve deliğin güçlü çekim alanı, bedenimizin, gemimizin her noktasına aynı şiddette etki yapıyor. Ancak tam altımızdaki merkeze 600.000 Km. sokulduğumuzda bir gariplik duyumsamaya başlıyoruz. Sanki ayaklarımız, başımızdan daha büyük bir kuvvetle çekiliyor. Merkeze yaklaştıkça bu etki artıyor ve kendimizi uzamış duyumsuyoruz. Daha da yaklaştıkça, son anımsadığımız, bedenimizin parçalanmak üzere olduğu.

Ne yazık ki, gözümüzün önünden geçen yaşamımız, ancak kısa metrajlı bir film olabiliyor. Çünkü başından sonuna bu süreç fazla uzun değil. Yönümüzü karadeliğe çevirip motorları durdurduğumuzda, merkezdeki tekilliğe olan uzaklığımızın, olay ufkunun yarıçapının 10 katı olduğunu varsayalım. Yani karadeliğin merkezine 30 milyon, olay ufkunaysa 27 milyon kilometre uzaktayız. Buradan, bir milyon Güneş kütleli karadeliğin olay ufkunun içine çekilmemiz sekiz dakika sürüyor. Bundan sonra bilgilerimizi arttırmak için acele etmeliyiz. Çünkü tekilliğin içinde kaybolmamız için yalnızca yedi saniyemiz var!... Ama gene de şanslı sayılırız; hiç olmazsa merakımızı gidermek için az da olsa zamanımız oldu. Çünkü ufuktan tekilliğe düşme süresi, karadeliğin kütlesine orantılı olarak artıyor. Daha küçük bir karadeliğe, örneğin Güneş kütleli birine düşecek olsaydık film çok daha önce bitecekti. Üstelik hiçbir şey öğrenemeden. Nedeni, bedenimiz üzerindeki çekme kuvveti, bizi karadeliğe 6.000 kilometre ötede parçalayacaktı. Yani 30 kilometre yarıçaplı olay ufkunun daha çok uzağındayken.

...ve Dışında

Uzaklardan bizi seyreden ana gemideki arkadaşlarımıza gelince, işlerin yolunda gitmediğini anlamaları epey zaman alacaktı. Çünkü onlar, bizi karadeliğin olay ufkuna yaklaştıkça giderek yavaşlıyor olarak algılayacaklardı. Fizik kuramlarına göre biz olay ufkunu çoktan geçip öldükten sonra bile arkadaşlarımız, olay ufkuna vardığımızı bir türlü göremeyeceklerdi. Sonsuza kadar bekleseler bile.



Biz de yeni oluşmakta olan bir karadeliğe yaklaşıyor olsaydık, ömrünü tamamlayıp çökmekte olan yıldızın giderek küçüldüğünü görecek, ama karadelik oluştuktan sonradahi çöken maddenin olay ufkunu aşıp gözden kaybolmasını göremeyecektik.
Bu durumun nedeni, Einstein'in kütleçekim kuramında saklı. Genel göreliliğin temel öngörüsü, kütlesi olan her cismin uzay-zaman dediğimiz dört boyutlu dokuyu, tıpkı üzerine ağır bir top konmuş esnek bir kumaş gibi çukurlaştırması. Bu çukurun üzerinden geçen herhangi bir cismin, hatta ışık, çukurun büktüğü düzlemden geçtiği için biraz eğrileşecek ya da bükülecekti. Karadelikler, çok büyük kütleli cisimler olduklarından, çukurlar da bir dipsiz kuyuyu andırıyor. Çukurun bir ke-narından içeri düşen bir cisim, hatta hızlı bir ışık fotonu bile, karşı duvara ulaşıp eğriyi tırmanarak yeniden düze ulaşamıyor. Einstein'ın gösterdiği gibi uzayla zaman aslında aynı şey olduklarından kütle zamanı da bükmüş oluyor. Bu nedenle bizim için zaman daha yavaş geçerken, uzaktaki arkadaşlarımız için daha hızlı akıyor. Eğer zamanında uyanabilseydik ve karadeliğe düşmeden olay ufku-nun kenarında bir süre araştırma yaptıktan sonra dönebilseydik, kavuştuğumuz arkadaşlarımızı biz-den daha fazla yaşlanmış bulacaktık.

Genel göreliliğe göre durum bu. Gerçekteyse arkadaşlarımız, gözden kayboluşumuzu izleyebileceklerdi. Nedeni de ışığın kırmızıya kayma olgusu. Karadeliğin yakınlarında uzaya saçılan ışık, giderek daha uzun dalgaboylarına doğru, "kırmızı"ya kayar. Bu durumda, belirli bir dalga boyunda yaydığımız görünür ışık, arkadaşlarımızca daha uzun dalgaboylarında algılanacak. Sonunda saçtığımız görünür ışık olmaktan çıkacak, önce kızılötesi ışınlara, daha sonra da radyo dalgalarına dönüşecek, arka-daşlarımız, bizim varlığımızı ancak özel aygıtlarla izleyebileceklerdi. Sonunda dalgaboyları öylesine uzayacaktı ki, arkadaşlarımız için tümüyle görünmez ve algılanmaz olacaktık.

Gerçek ve Efsane

Karadeliklerin garipliklerine öyle koşullanmışız ki, insan zaman zaman bir işe yaramadığını düşündüğü mantığını tümüyle bir tarafa bırakmak eğilimine giriyor. İçgüdüsel olarak tam olarak anlamadığımız, tanımadığımız şeylerden korkuyoruz. Korkularımız, loş ışıkta duvara yansıyan gölgeler gibi büyüyor. Madem etrafındaki her şeyi silip süpürüyor, şöyle irisinden bir karadelik, tüm evreni yok etmez mi? Bilim adamlarına göre korkulacak bir şey yok. Tek koşulla tabi: Olay Ufkundan uzak duracaksınız. Eğer es kaza bu ufku geçecek olursanız, kurtuluş yok, tekilliğin içine düşeceksiniz. Ama olay ufkuna güvenli bir uzaklıkta duran bir kimse için karadeliği saran kütleçekim alanının, aynı kütledeki bir başka cismin çevresindeki kütleçekim alanından bir farkı yoktur.



Başka bir deyişle, Güneş kütlesindeki bir karadeliğin çekim gücü, aynı kütledeki bir başka gökcisminden, örneğin Güneş'ten daha yüksek olamaz.Peki, Güneş bir karadelik durumuna gelirse? Daha önce değindiğimiz gibi, kütlesi bunun için yeterli düzeyin çok altında olduğu için böyle bir olasılık yok. Benzerleri gibi Güneş, bir beş milyar yıl daha yaşadıktan sonra merkezindeki yakıtı tüketecek ve bir kırmızı dev durumuna gelerek şişecek, Merkür ve Venüs gezegenlerini içine alacak, daha sonra dış katmanlarını daha sonra dış katmanlarını yavaş yavaş uzaya bırakacak ve sıkışıp ısınan merkezi, Dünyamız boyutlarında sıcak bir "beyaz cüce" olarak ortaya çıkacak. Zaman içinde bu enkaz yıldız soğuyarak gözden kaybolacak.

Ama varsayalım, Güneş çökerek bir karadelik durumuna geldi. Bu durumDünya'nın ve öteki gezegenlerin yörüngeleri üzerinde herhangi bir etki yapmayacak. Hepsi aynı uzaklıkta dönmeyi sürdürecek. Nedeni, karadeliğin olay ufkunun çapı yalnızca 3 kilometre olacak. Ama gene de Dünyamızda böyle bir durumda yaşama veda edebiliriz. Nedeni, artık buraların çok soğuk ve karanlık olacağı...

Gelgelelim, bu karadelik söylemi, öylesine yaşamımızın bir parçası durumuna geldi ki bilim ne derse desin, insanoğlu yine tedirgin. Bazılarına göre, bir karadeliğe ziyafet olmamız yakın. Hem de kendi eserimiz olan bir karadeliğe: Londra'da yayımlanan The Sunday Time adlı etkili Pazar gazetesinin de körüklediği korku, New York'un Long Island banliyösünde bulunan Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda hazırlıkları sürdürülen dev bir deneyden kaynaklanıyor. Laboratuvarda kurulu Relativistik Ağır İyon Çarpıştırıcısı adlı bir parçacık hızlandırıcısı, altın iyonlarını ışık hızına yakın (relativistik) düzeylere kadar hızlandırdıktan sonra çarpıştıracak ve ortaya çıkan enkazı inceleyerek hem yeni parçacıklar elde etmeye, hem de bilinen bazı temel parçacıkların açıklanamayan bazı özelliklerinin aydınlatılmasına çalışacak. Dünya'nın her yanından Brookhaven' a gelen parçacık fizikçilerinin, Büyük Patlama'nın bir büyük kopyasını gerçekleştirecekleri haberleri, "deli doktorun elinden bir kaza çıkacağı" türünden endişelere yol açtı. Laboratuvar yetkilileri Internet'te bir basın açıklaması yayınlayarak, Dünya'yı yutacak bir karadelik senaryosunu yalanladılar.

Bilim adamlarına göre, olası en küçük karadeliğin çapı, Planck Uzunluğu da denilen 10-35 m. civarında olabilir (Yani metrenin yüz milyar kez trilyon kez trilyonda biri). Ama böylesine küçük bir karadeliğin bile kütlesi 10 mg. kadar yani bir toz zerreciği ağırlığında olur. Parçacık hızlandırıcıları içindeki çarpışmalarla böylesine böylesine büyük kütleli cisimler yaratabilmek içinse 1019 gigaelektronvolt düzeyinde enerjiler gerekir. Demek ki bir karadelik yaratabilmek için Dünya'nın en güçlü parçacık hızlandırıcısından 1015 (10 katrilton) kat daha güçlü bir makine gerekiyor. Günümüzdeki hızlandırıcıların boyutlarını aynı ölçüde büyütecek olursak, gerekli makinenin boyutları Samanyolu kadar olacak! Üstelik bu kadar çaba, masraf da boşa gidecek. Çünkü İngiliz fizikçi Stephen Hawking tarafından bulgulanan ve Hawking Işınımı denen bir süreç sonucu laboratuvar ürünü karadelik 10-42 sn. (saniyenin bir trilyon kez katrilyon kez katrilyonda biri) içinde buharlaşıp yok olacak. Bir toz zerreciği yerine Everest Tepesi kütlesinde bir karadelik yaratabilse bile, bunun yarıçapı 10-15 m. (metrenin katrilyonda biri) olur ki bir atom çekirdeği büyüklüğündeki böyle bir cismin, bir proton ya da nötron bile yutamayacağı fizikçiler arasında yaygın bir kanı.

Karadeliklerin Renkleri

Bu Hawking Işınımı da ne oluyor? Hani karadeliğin olay ufkundan hiçbir şey çıkamıyordu? Stephen Hawking'in 1970'lerde geliştirdiği modele göre karadelik ışınımı, kuantum mekaniğinin dinamikleriyle ortaya çıkan bir süreç; bu modele göre karadelikler kütleleri nedeniyle bir ışınım saçıyorlar. Kuantum Mekaniği'nin temel önermelerinden olan Belirsizlik İlkesi uyarınca enerjinin korunumu yasası kısa sürelerle de olsa çiğnenebiliyor ve "boşluk dalgalanmaları" denen kuantum mekaniksel bir süreç sonucu boşluktan bir parçacık ve (ters elektrik yüklü) karşı parçacığı doğuyor. Çok kısa süreyle varolan bu parçacık çiftleri hemen birbirlerini yok ediyorlar. Bir karadeliğin olay ufku yakınlarındaki güçlü kütleçekim alanlarının yoğunluğu, bu boşluk parçacıklarının oluşumu için gerekli kritik eşiği aşıyor. Eğer parçacık çiftleri olay ufkunun hemen dibinde oluşursa, parçacıklardan biri olay ufkunun içine düşüyor, ötekiyse ufkun dışında. İşte karşıt yönlere giden bu parçacıklarda ufuk dışına düşeni, birlikteliğinde karadelik içinden enerji çalmış oluyor ve uzaktaki bir gözlemci tarafından karadelik bir parçacık yayımlamış gibi algılanıyor. Bir karadeliğin çevresindeki yoğun kütleçekim ortamında bu olaylar çok büyük sayılarda yinelendiğinden gözlemci karadelikten gelen sürekli bir ışınım görüyor. Işınımı nedeniyle delik "kara" olmak özelliğini yitiriyor ve en azından kuramsal olarak görülebildiğinden, bazı araştırmacılarca "gri" olarak nitelendiriliyor.

Gri deliklerin bir özelliği de "buharlaşmaları". Bu ışınım, enerjisini karadeliğin kütlesinden alıyor. Dolayısıyla karadelik giderek küçülüyor. Cismin kütlesi azaldıkça ışınım arttığından, karadelik giderek daha şiddetle ışınım saçıyor ve kütle yitirme hızı da aynı ölçüde artıyor ve sonunda tümüyle yok oluyor.

Karadeliklerin bir başka rengiyse, kuramsal olmanın ötesinde, tümüyle matematiksel bir varlık olmaları. Ama sonuçları önemli. Ak delikler, genel görelilik denklemlerinden kaynaklanıyor. Einstein'in kütleçekim denklemlerinin bir özelliği, zaman içinde bakışımlı olmaları. Yani bir denklemin çözümünü alıp zamanın yönünü tersine çevirdiniz mi, aynı derecede geçerli bir başka çözüm elde edebiliyorsunuz. Bu kuralı karadelikleri tanımlayan çözüme uyguladınız mı, akdelik denen bir sanal varlık ortaya çıkıyor. Karadelik, uzay-zamanın içinden hiçbir şeyin kaçmayacağı bir bölgesi olduğuna göre, karşıtlık gereği akdelik de içine hiçbir şeyin giremeyeceği bir yer. Karadelik yalnızca nesneleri içine çekebilirken, akdelik yalnızca püskürtebiliyor.




(ALINTI)


#1 - Şubat 08 2007, 19:54:56

Çok teşekkürler sen de olmasan . ..
#2 - Şubat 15 2007, 22:37:43

Üye:

0 Üye ve 1 Ziyaretçi konuyu incelemekte.