Kara Delikler Nasıl Radyasyon Yayar?

Uzun yıllar boyunca fizikçiler için hikâye burada bitiyor gibi görünüyordu. Eğer olay ufkunun içinden hiçbir şey kaçamıyorsa, kara delikler tamamen karanlık ve değişmeyen yapılar olmalıydı.

Fakat 1974 yılında Stephen Hawking bu düşünceyi değiştiren bir fikir ortaya koydu: Kara delikler tamamen siyah değildir.

Bu fikir ilk bakışta çelişkili görünür. Eğer ışık bile kaçamıyorsa, kara delik nasıl enerji yayabilir?

Cevap kara deliğin merkezinde değil, olay ufkunun hemen çevresindeki kuantum alanlarında saklıdır. Kuantum alan kuramına göre boş uzay mutlak anlamda boş değildir. Boşluk dediğimiz şey, aslında sürekli küçük enerji dalgalanmalarının yaşandığı dinamik bir yapıdır.

Heisenberg Belirsizlik İlkesi nedeniyle enerji çok kısa süreler boyunca dalgalanabilir. Bu dalgalanmalar sonucunda sanal parçacık ve karşı parçacık çiftleri oluşur, ardından çok kısa sürede birbirlerini yok ederek yeniden vakum durumuna dönerler.

Normal koşullarda bu süreç dışarıdan gözlenebilir bir etki oluşturmaz. Çünkü parçacık çifti ortaya çıkar ve neredeyse hemen yok olur. Ancak bu olay kara deliğin olay ufku yakınında gerçekleştiğinde durum değişebilir.

Parçacık çiftlerinden biri olay ufkunun içine düşerken diğeri dışarı kaçabilir. Dışarı kaçan parçacık, uzaktaki bir gözlemci için kara deliğin radyasyon yayıyormuş gibi görünmesine neden olur.

Burada en önemli soru şudur: Bu enerji nereden gelir?

Enerji yoktan var olmaz. Dışarı kaçan parçacığın enerjisi kara deliğin kütlesinden karşılanır. Bu nedenle kara delik çok küçük miktarlarda da olsa enerji kaybeder. Einstein’ın E = mc² bağıntısına göre enerji kaybı aynı zamanda kütle kaybı anlamına gelir.

Yani kara delikler sonsuza kadar aynı kalmak zorunda değildir.

Çok uzun zaman ölçeklerinde buharlaşabilirler.

Bu fikir, evrenin en karanlık yapıları hakkında düşünme biçimimizi tamamen değiştirmiştir.

Hawking Radyasyonu Neden Önemli?

Hawking radyasyonunun önemi yalnızca kara deliklerin enerji yayabileceğini göstermesinden gelmez. Asıl önemi, modern fiziğin iki büyük kuramını aynı problem üzerinde buluşturmasındadır.

Genel Görelilik bize kara deliğin uzay-zamanı nasıl büktüğünü anlatır.

Kuantum Mekaniği ise olay ufku yakınındaki mikroskobik dalgalanmaları açıklar.

Hawking radyasyonu bu iki dünyanın kesiştiği yerde ortaya çıkar. Bu nedenle kuantum kütle çekimi ve “Her Şeyin Teorisi” arayışında en önemli düşünsel köprülerden biridir.

Ayrıca Hawking radyasyonu kara delik bilgi paradoksunu da gündeme getirir. Kuantum mekaniğine göre bilgi temel olarak yok olmamalıdır. Fakat kara delik maddeyi yutup daha sonra yalnızca radyasyon yayıyorsa, içeri düşen bilginin ne olduğu sorusu doğar.

Bilgi gerçekten yok mu olur?

Olay ufkunun yüzeyinde mi saklanır?

Yoksa Hawking radyasyonu bu bilgiyi çok ince izlerle dışarı mı taşır?

Bu sorular hâlâ modern teorik fiziğin en büyük problemleri arasındadır.

Fakat belki de bütün bunlar, hikâyenin yalnızca başlangıcıdır.

Çünkü Hawking radyasyonu yalnızca çözülmesi gereken teorik bir bilmece değildir; aynı zamanda insanlığın gelecekte enerjiye bakışını değiştirebilecek fikirlerden biridir.

Bir zamanlar ateşi kontrol etmeyi öğrendik.

Sonra elektriği…

Ardından atom çekirdeğini…

Peki bir gün kütle çekiminin en uç hâlini de kontrol etmeyi öğrenebilir miyiz?

Belki bugün bu düşünce bilim kurgu gibi geliyor. Ancak bilim tarihi, dünün hayallerinin yarının mühendislik problemlerine dönüşebildiğini defalarca gösterdi.

Peki insanlık bir gün kara deliklerin çevresinde enerji istasyonları kurabilir mi?

Hatta çok daha ileri giderek, kara deliklerin çevresinde şehirler inşa etmek mümkün olabilir mi?

Bu soruların peşinden, serimizin son bölümünde birlikte gideceğiz…