Kurtdelikleri - © Cetin BAL - GSM:+90 05366063183 -Turkiye/Denizli
Bildiğimiz gibi Evrende,Güneş boyutlarındaki bir yıldız beyaz cüceye,orta büyüklükteki bir yıldız da nötron yıldızına dönüşür. Güneşten çok daha büyük kütleye sahip olanlar ise, ömürlerini karadelik olarak noktalarlar. Bunlar evrenin doğal oluşumlarıdır.Fakat biz bir nesneye yeterince basınç uygulayabilseydik, o nesnenin maddesini bir proton büyüklüğüne kadar sıkıştırılabilir ve meydana gelecek kütlesel çekim kuvveti ile de atom çekirdeği boyutlarında bir karadelik oluşturabilirdik.Pratikte şu an için gerçekleştiremesek de evrende böyle tür karadeliklerin olabileceği düşünülmektedir.
Çünkü,Evren başlangıcında kendini oluşturan tüm maddenin aynı anda ve aynı yerde olmasından dolayı çok yoğun idi.Böylece büyük patlamadan 10 üssü (-20) saniyelik zaman parçası içinde aşırı yoğun bölgelerin sıkıştırılmasıyla birlikte, böyle mini karadeliklerin oluşabileceği hesaplanarak,her ışık yılı küplük hacimde böyle üç yüz tane yapının olacağı ortaya çıkmıştır.Bu mini karadeliklerin yaklaşık olay ufukları bir proton boyutundaki,10 üssü (-13)cm.’ye,ağırlıkları da yaklaşık olarak Everest Dağı kadar,yani 10 üssü (15) grama eşittir.Yaşları ise 10 milyar yıl olup uzun bir zaman dilimini kapsamaktadır.
Bu mini karadeliklerin yapısını daha iyi anlayabilmemiz için Genel Rölativite ve Kuantum mekaniğinin öngördüğü sonuçları değerlendirmemiz gerekecektir.
Genel rölativite teorisi, hareket eden ağır cisimlerin,uzayın eğriliği içinde ışık hızıyla yol alan dalgalanmalar şeklinde kütlesel çekim dalgaları yayınına neden olacağını söylemektedir. Bunlar,elektromanyetik alan dalgalanmaları olan ışık dalgalanmalarına benzer olmasına karşın, ayırt edilmeleri çok zordur.Işık gibi kendisini yayınlayan nesnelerden de enerji alıp götürürler. Bu yüzden de büyük kütlelerden oluşmuş bir sistemin, zamanla durağanlıkta karar kılmasını düşünebiliriz.Çünkü her türlü hareket enerjisi,çekim dalgalarının yayımlanmasıyla uzaklaşıp gidecektir. Bunu suya atılan bir odun parçasının, su üzerinde meydana getirdiği halkaların, enerjisini uzağa taşıdıkça,odun parçasının devinimini azaltıp sonunda durağanlaştırmasına benzetebiliriz.
Bununla birlikte kuantum fiziğindeki çift oluşumu denen olayı göz önüne alırsak, yüksek enerjili gamma ışınlarının,enerjilerini E=m.c2 denklemlerine uygun bir biçimde parçacık ve karşı parçacık çiftlerine dönüştürdüklerini görürüz. Yani bir gamma ışını (fotonlar) bir başka fotonla çarpışarak yerinde bir parçacık çifti oluşturmaktadır. Uzayın boş olarak düşündüğümüz boyutlarında bu parçacıklar, her an var olup yok olurlar. Ve bunlar çok kısa süreler içerisinde ortaya çıkıp kaybolmaları yüzünden gözlenemedikleri için, gerçekte yok olmalarına karşın edimsiz (virtüel,sanal) çiftler olarak karşımıza çıkarlar.(Tek tek gözlemlenemeseler de yığınsal etkilerinden dolayı onların varlığını bilmekteyiz.)
Bu kavram ışığında,proton boyutlarında tümüyle çökmüş maddeden oluşan bir milyar ton kütleli mini bir karadeliğin çevresinde de,bu edimsiz parçacıkların sürekli biçimde ortaya çıkıp yok olmaları ve karadeliğin boyutlarının da çok küçük olduğunu göz önüne alırsak, bu çiftlerden biri karadeliğin içine girerken,eşi yalnız kalan parçacığın kuantum mekaniksel olarak yok olmayarak gerçek dünyada,gerçek bir parçacık olmaya zorlanmasını ve evrenin en uzak köşelerine gitmekte serbest bırakıldığını düşünebiliriz.
Olayı uzaktan izleyen bir gözlemci bulunduğu takdirde, şaşkınlıkla, karadeliklerin parçacık yayınladığını görecektir. Bu noktada şöyle bir soru sorulabilir: Doğanın enerji dengesinin korunumlu olması nedeniyle, bu parçacıkların yaratılması için gerekli olan enerji nereden gelmektedir? Buna verilecek cevap, karadeliğin çekim alanının sahip olduğu enerjidir.
Bu yüzden karadelik parçacık yaydıkça, enerji, dolayısıyla E=m.c2 itibariyle de kütle yitirecek ve yayılan her 1 kg.’lık parçacık için karadeliğin kütlesi 1 kg azalarak zamanla buharlaşmaya başlayacaktır.
Ayrıca, bir karadeliğin parçacık ya da enerji yayma hızı deliğe bir sıcaklık değeri verilerek tanımlanır. Güneş büyüklüğündeki bir karadeliğin sıcaklığı mutlak derecenin milyonda biri kadar (mutlak sıcaklığın –273,16 derece olduğu düşünülürse ne kadar soğuk olduğu anlaşılır)olduğundan (ayrıca çekim alanının çok yüksek olmasından) parçacığın kaçma olasılığın çok zayıf görünmektedir.
Dolayısıyla, böyle bir karadeliğin buharlaşıp yok olma süresi milyarlarca yıl iken, mini karadeliklerin buna kıyasla çok daha azdır. Çünkü deliğin boyutları küçük olduğundan, oluşan çiftlerden biri karadeliğin olay ufkunun içine girerken,diğerinin kaçma ihtimali yüksek olur. Bundan dolayı da karadeliğin kütlesi ne kadar küçük ise ,bu olayın etkisi daha fazla olacağından parçacık yayımlaması da o kadar fazla olacaktır. Bu da bu tür kardeliklerin sıcaklığının çok yüksek olacağını gösterir.
Gerçekten de bir trilyon madde içeren bir ilk karadeliğin (evrenin başlangıcında oluşan mini karadelikler) sıcaklığı 1 milyar derecede iken delik küçülmeye,küçüldükçe de sıcaklık değeri artmaya başlar.Sonuç olarak da karadelik küçüldükçe ısınır ve daha çok parçacık yayımlar, parçacık yayınladıkça daha da küçülür ve küçüldükçe de …
Buharlaşıp patlayıncaya değin bu döngü böylece devam edip gider ve son 1/10 sn içinde karadeliğin tüm enerjisi 10 milyon tane 1 megatonluk hidrojen bombasının (ki 1 hidrojen bombası atom bombasının yaklaşık 1400 katıdır) aynı anda patlamasına eşdeğer bir güçle patlayarak gamma ışınlarına dönüşür.Böylece,karadeliğin kütlesi plank kütlesine,yayılan parçacıkların enerjileri de plank enerjisine eşdeğer olur.
Einsteın’ın kütle çekim yasasının öngördüğü bu çıplak tekillikler,gözlemlenmese de S. Hawking ve Roger Penrose tarafından ispatlanan çok kuvvetli bir teoriye göre, evrenin, en azından bir yerinde böyle bir tane Tekilliğin olması gerektiği gösterilmiştir.
Böylesine büyük bir enerji Ay’ı toz haline getirmeye ve tozları güneş sisteminin her yanına dağıtmaya yeterlidir. 1 milyon tonluk bir mini karadelik otuz yıl içinde tümüyle buharlaşıp patlamasına karşın, kütlesi 1 milyar ton olan bir karadelik yaşamını 300 milyon yıl sürdürür. Kütleleri dört milyar tondan daha büyük olanları ise yavaş yavaş buharlaştıkları için var oldukları günden günümüze kadar varlıklarını sürdürmüş olmalıdırlar.
Karadeliklerin ilginç özelliklerinin olabileceğini düşünen Einstein, Rosen ile birlikte,kendi kuramının matematiksel denklemlerini yeniden ele alarak, evrendeki farklı uzay zamanları birbirleriyle birleştiren ve “Einstein-Rosen Köprüsü” adı ile anılan bir teori geliştirdiler.
Karadelik terimini ilk olarak kullanan fizikçilerin fizikçisi John A.Wheleer de bu kuramı tekrar ele alarak, uzayın çok eğri olan bölgelerinde “Einstein-Rosen köprülerinin” ortaya çıktığını, bunun Kuantum düzeylerindeki köpüklere benzediğini, kabarcıkların uzay-zaman örgüsünde baştan başa “fincan kulpları”ya da “solucan delikleri” gibi,uzaydaki iki ayrı bölgeyi oyuk bir fincan kulbunun fincanın içindeki farklı iki bölgeyi birleştirmesinden daha iyi birleştirdiğini belirtmiş; daha sonra da bu konudaki görüşünü şöyle ifade etmiştir: “Uzay, üzerinde uçan pilota göre düz bir okyanusa benzer,fakat üzerine düşen talihsiz bir kelebek için çalkantılı bir karmaşadır. Daha yakından bakıldığında ise tüm yapının her tarafın solucan delikleriyle dolmasıyla birlikte, daha karmaşık görülmeye başlar. Geometrodinamik yasa (geometri ve dinamiğin ortak yasası) bütün uzayı köpüğe benzer karakteriyle etkiler.”
Solucan deliklerinin diğer bir ilginç özelliği de , delikler arasındaki mesafe ne kadar uzak olursa olsun, (yine Wheleer tarafından ortaya konan) süper uzay vasıtasıyla, aynı anda bizim evren içinde olduğu gibi ayrı evrenler arasında da bağlantı kurmasına izin vermesidir.Dolayısıyla bu görüş ışığında Wheleer,Richard Feyman ile birlikte,kurtdeliklerinin mikroplandan makroplana kadar bizim evrenin içinde olduğu gibi, ayrı evrenleri de birbirlerine bağlayarak uzay-zaman yapısındaki tüm noktaları diğer tüm noktalar ile eşitlediğini belirtmiş ve evrenin sonsuz, sınırsız olduğunu, bunun da elektronların, aslında bir elektronun mevcut dört boyutlu uzay zaman içerisinde yer alan solucan deliklerinden geçerek aynı zamanda ve hemen hemen her yerde ortaya çıkan tek bir elektrondan meydana geldiğini, bunun da “elektronların evrenin her yerinde neden aynı değere sahip oldukları” sorusuna karşılık olacağını ifade etmişlerdir.
Taneciklerin de aslında mikroskopik açıdan bakıldığı taktirde birer kurt deliği olabileceğini düşünen günümüzün ünlü fizikçilerinden A.Wolf, yazdığı Parallel Unıverses adlı eserinde bu konu hakkında S.Hawking’in, kurtdelikleri aracılığıyla sızan tek şeyin enerji olmayıp bununla birlikte bilgi ve düzen kavramının da olabileceğini belirttiğini yazmıştır.
Ünlü fizikçi Jack Sarfatti ise, Wheleer’in tasarladığı şeyler üzerine çalışarak, bu köpüklerin, alabildiğince ufak mini karadelikler ve beyaz delikler olan planck mesafesindeki 10 üssü (-33),10 üssü(-5) gr kütleli ,durmaksızın bir ortaya çıkıp bir kaybolan devamlı hareket halinde,fakat asla ilerlemeyen veya gerilemeyen baştan başa durağan ve zamansız, bitmek bilmeyen bir etkinlikle dolu, daimi mikroskopik değişikliklerin,geometrideki kuantum iniş çıkışlarını temsil eden bir yapı olduğunu açıklamıştır.
Böylece çeşitli Elektro-Manyetik ve Gravitasyonel kuvvetler bu kuantum köpüğüne tesir edip sakin bir göle atılmış bir kayanın meydana getirdiği dalgalara benzer bir titreşim meydana getirirler.Böylece bizim atomaltı parçacıklar diye belirlediklerimiz, bu titreşim modelleri ya da dalgalar olarak görünür.Bunlardan bazıları proton, bazıları ise, nötron olabilir.Ve bu modeller atomları meydana getirmek üzere birbirlerine etki ettikleri gibi, atomlar molekülleri,moleküller de fiziki dünyanın maddesini meydana getirmek üzere birbirlerine etki ederler.Böylece garip bir biçimde kayalar ile yıldızlar sadece boş uzaydaki dalgalanmalarından ibaret olurlar.
Evrenin Kısa tarihi adlı eserin yazarı olan Fizikçi Joseph Silk de bu mini karadeliklerin, maddenin ilk tekillik sırasındaki veya ondan hemen sonraki durumu temsil etmelerinden dolayı,bunlardan meydana gelen köpüğün oluşturduğu dalgalanmaların büyük Patlamanın ayrılmaz bir parçası olarak karşımıza çıktığını söyler. Silk, evrenin kozmik saatinin ilk tik taklarına başladığı bu an öncesindeki belirsiz bir zaman süresince ,sürekli olarak yaratılan ve yok olan planck kütleli karadeliklerden oluşan bir kuantum köpüğünün, er geç ortaya çıkması kaçınılmaz olan bir dalgalanma ile büyük patlamaya yol açan genişlemeyi tetiklediğine inanmaktadır.
İstanbul - 05.11.2001
Gerard’t Hooft:Maddenin Son Yapıtaşları
Joseph Silk:Evrenin Kısa Tarihi:
S.W.Hawking:Zamanın Kısa Tarihi:
Discovery Channel:Black Holes
Tubitak Bilim Ve Teknik Dergisi;Temmuz/89-syf/8.
Not: Bu yazı aylık 'Popüler Bilim Dergisi'nin
Kasım 2001 sayısında yayınlanmıştır.