Zaman Yolculuğunu Araştırma Merkezi © 2005 Cetin BAL - GSM:+90  05366063183 - Turkey / Denizli

Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-1

 

Fizikte, gökbilimde, kozmolojide belki hiçbir nesne sokaktaki adam için bir karadelik kadar popüler olamadı. Bırakın Üniversiteyi, liseyi, ilkokul ögrencilerinin 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 baş 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.

 

 Evrenin Giz Dolu Gök Cisimleri -2
 

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  varol - duğuna inanılan  KD' se oldukça küçük. Yalnızca 2,6 milyon Güneş kütlesinde. Bu dev kütleli   karadeliklerin, gökadalar oluşurken merkezlerindeki gazın hızla çökmesiyle oluştuğu sanılıyor.

Bir karadeliğin kütlesi ne kadar büyükse, uzayda kapladığı yer de o ölçüde büyük oluyor. Yani "Schwarzschild Yarıçapı" denen olay ufkunun yarıçapıyla,

 

karadeliğin 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

 

Wolf-Rayet türü büyük kütleli yıldızlar
çökerek karadelik oluşturuyorlar
 

farkındayız. 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.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-3
 

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 kenarından 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 ufkunun kenarında bir süre araştırma yaptıktan sonra dönebilseydik, kavuştuğumuz arkadaşlarımızı bizden 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, "kırmızıya" 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, arkadaşlarımız, bizim varlığımızı ancak özel aygıtlarla izleyebileceklerdi. Sonunda dalgaboyları öylesine uzayacaktı ki, arkadaşlarımız için tümüyle görünmez ve algılanmaz olacaktık.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-4
 
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.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-5
 
Gerçek ve Efsane (devam...)
  

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 giga-elektronvolt 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.

 
  
Deliklerin 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.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-6
 

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.

 
Uzayda Otoyollar
 

Karadelikler, yalnızca kütlelerine, ya da "renk"lerine göre ayrılmıyorlar. Dönen ve dönmeyen, elektrik yükü olan ya da olmayan biçimleri de var kurama göre. En yaygın olanlarsa, Yeni Zelandalı fizikçi Roy Kerr tarafından varlığı öne sürülen "dönen karadelikler". Dönme, açısal momentumun korunması yasasının bir sonucu. Karadeliği oluşturan kütle, çökmesinden önce ekseni çevresinde dönüyorsa, bu dönme hareketini karadeliğe miras bırakıyor.

Bu karadeliklerin dönme hızları bazan öylesine büyük olabiliyor ki, olay ufku, ekvatorunda şişiyor. Bu tür karadeliklerin çok daha ilginç ve kuramsal sonuçları, çok küçük olan tekilliklerinde ortaya çıkıyor. Hızlı dönüşlü karadeliklerde tekillik, bir nokta olmaktan çıkarak bir halka biçimini alıyor. Yine kuramsal olarak  bu halka               .

 

tekillikten geçen bir yolculukla madde, evrenimizin başka bir bölgesine, hatta başka bir evrene geçebiliyor. Ak delik ve kurt deliği kavramlarına esin veren işte bu kuramsal temel. Bazı kuramcılara göre dönen ve (tercihen) elektrik yükü olan karadeliğin içi, kendine karşı gelen bir ak delikle birleşebiliyor. Ve içine düşen gemimiz, tekillikte atomlarına ayrılmadan ak delikten fırlayıp çıkabiliyor. Bu kara ve ak delikleri birleştiren tünelse kurt deliği olarak adlandırılıyor. Bazan ak delik Evren'in çok başka yerlerinde, hatta başka  bir evrende ya da zaman içinde geçmişte ya da gelecekte yer alabiliyor ve siz zaman içinde de yolculuk yapmış oluyorsunuz. Üstelik ışık hızıyla bile milyonlarca hatta milyarlarca yılda gidebileceğiniz bir yere, göz açıp kapayıncaya kadar varabiliyorsunuz.
 

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-7
 

Tabii burası, bilimle bilimkurgunun kesiştiği bir alan ve bazı kuramcıların öngörüleri, düşgücü varsıl bilimkurgu yazarlarınınkiyle yarışıyor. Bazılarıysa daha ihtiyatlı: Onlara göre ak delikler gibi bu kurt deliklerinin dematematiksel olarak olanaklı bulunması, doğada da bulunacakları anlamuına gelmiyor. Kaldı ki, doğada var olan tek karadelik biçimi olan ve tanıdığımız sıradan maddenin çöküşüyle oluşuan karadelikler kert deliği oluşturamıyor. Oluştursalar bile bunlar son derece kararsız şeyler ve en ufak bir dış etken -sizin yolculuk için binmeniz gibi- kurt deliğinin aniden çökmesine yol açıyor. Hadi kert delikleri var ve üstelik sağlam. Bu durumda bile kurt deliği aleyhtarları, yolculuğun son derece "rahatsız" olacağını savunuyorlar. Çünküü savlarına göre, dış çevreden, örneğin yakındaki yıldızlardan kozmik mikrodalga fon ışınımından vb. tekilliğe girecek ışınım, çok yüksek frekanslara (enerjilere) doğru maviye kayış gösterecektir. Böyle olunca da siz kurt deliğinden geçmeye çalışırken, gama ve X-ışınına dönüşmüş bu ışınım sizi kızartacak.

   
 

Bu karadeliklerin varlıklarına inananlarsa, karadelik kozmolojisinin iki saygın ismi, Kip Thorne ve Michael Morris'in, 1988 yılında Carl Sagan'ın "Contact" (Mesaj) adlı bilimkurgu romanı için, içinde yolculuk yapılabilecek kurt delikleri konuaunda yaptıkları hesaplara güveniyorlar. İki bilim adamı, gerekli koşulları genel görelilik denklemlerine uyguladıklarında, her biri farklı bir kurt deliğine karşı gelen değişik çözümler elde ettiler. Thorne'a göre izlenebilecek iki yol vardı. Birincisi, bir kurt deliğini, "yoktan var etmekti". Bilim adamı, Planck-Wheeler uzunluğu denen 1,62 x 10-35 metre ölçeğin altına inildiğinde ortaya çıkacak şiddetli kuantum kütleçekim dalgalanmaları yoluyla, uzayı, üzerinde kısa ömürlü kuantum kurt deliklerinin ortaya çıkıp kaybolduğu bir kuantum köpük yaratımasını öneriyordu. Bu köpük üzerindeki kurt delikleri Büyük Patlama'nın hemen ardındaki şişme sürecinde yaşandığı gibi, bir biçimde geliştirilebilirdi.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-8
 

Thorne'un önerdiği alternatif stratejiyse makro uzayın bükülüp kıvrılması. Bunun yolu da sıfırdan başlayıp mikroskopik uzayı bükerek bir yol açmak. Ancak iki boyutlu bir düzlem üzerinde uzun yoldan gitmek yerine çok boyutlu uzayda iki nokta arasında doğrudan bir köprü kurabilmek için iki noktada uzay-zaman dokusunun yok edilmesi gerekiyor. Thorne'a göre karadeliklerin merkezinde bulunan tekillikler, işte bu dokunun yok olduğu yerler. Ancak bu tekillikler, kütleçekimin kuantum kuramı tarafından betimlendiği için, karadelik tekilliklerinin kestirme yollar olarak kullanılıp kullanılmayacağını anlamak için bir süre  daha beklemek gerekecek.

Claudio Maccone adlı bir uzay araştırmacısınca önerilen üçüncü bir yolsa manyetik bir alan aracılığıyla uzayın bükülmesi. Uzayın kütleçekimi yerine manyetik bir alanla nasıl bölüneceği sorusuna, İtalyan fizikçi Tullio Levi-Civita'nin ortaya attığı manyetik kütleçekimi kuramıyla yanıt veriyor. Levi-Civita, Einstein'ın, enerjisi olan herşeyin uzay-zamanı bükeceği önerisinden yola çıkmış. Ve Einstein'ın genel göreliliği açıklamasından iki yıl sonra aynı alan denklemlerini kullanarak manyetik kütleçekimini kanıtlamış. Maccone dört yıl önce Levi-Civita'nın denklemleri yoluyla laboratuvarda manyetik bir kurt deliği gerçekleştirebileceğini öne sürdü. Ancak bu tür projelerde alışılageldiği gibi, kılgısal uygulama ya gerçekçi değil ya da gerçekleşmesi dünyada henüz düşlenemeyecek koşullara ya da teknolojilere bağlı. Maccone'nin yapılabileceğini savunduğu kurt deliğinin ancak "çok küçük bir kısmı" laboratuvara sığabiliyor. İtalyan araştırmacıya göre laboratuvar ölçeğinde, 2,5 Tesla kuvvetindeki bir manyetik alanla gerçekleştirilecek kurt deliğinin iç çeper yarıçapı, "Dünya ile, 8,7 IY uzaklıktaki Sirius yıldızı arasındaki uzaklığın 17 katı" oluyor!... Bu deliğin 1 metre yarıçapa indirilmesi için gerekli manyetik alanın gücü, milyar kez milyar Tesla. Maccone moralini sağlam tutuyor. Ona göre nötron yıldızlarının yüzeyindeki manyetik alanlar 1 milyar Tesla kadar ve bu dev yıldız artıkları, kendi kendilerine böyle kurt delikleri kurabilirler.

 
Daha Küçük, Daha Güçlü
 

Bilim adamlarının daha az serüven düşkünleri, karadeliklerden daha alçakgönüllü yararlar peşinde koşuyor. Cambridge Üniversitesi Gökbilim Enstitüsü kuramcılarından Andrew Fabien'ın ilgi alanı süperkütleli karadelikler ve merkezlerinde bu canavarların yer aldığı uzak gökadalar olan quasarlar. Milyonlarca, milyarlarca Güneş kütlesindeki bu karadeliklerin(?) görünür enerjileri için çekmeleri gereken uzun gazın miktarını hesaplayan Dr. Fabien, uzayda bir X-ışını fazlası bulunduğu görüşünde. Kuramcı, Eylül ayında İtalya'nın Bologna kentinde yapılan  X-ışını astronomisi toplantısında yaptığı konuşmada, ölçülen fazlalığın, görünen her quasar için 10 adet başkasının toz bulutları arkasında kaldıkları için görünemediğini savundu. Fabien'a göre bunun anlamı, süperkütleli karadeliklerin Büyük Patlama'dan bu yana Evren'de üretilen ışınımın yarısından sorumlu olabileceği.

Daha başka gökbilimcilerse, son yıllarda daha önemli bir başarıyı yakaladılar: Karadeliklerin imzalarını bulgulamak. Karadeliklerin bir özelliği, haklarınca yazılan binlerce makaleye, yüzlerce kitaba, uçuk ya da sağlam kuramlara karşın, şimdiye değin hiç gözlenememiş olmaları. Bir neden, (Hawking ışınımına karşın) gözlenemeyecek kadar "kara olmaları". Bu nedenle karadelikleri ancak çevrelerinde yarattıkları şiddet nedeniyle gözleyebiliyoruz. Gökada merkezlerine çöreklenmiş süperkütleli karadelikler, çevrelerindeki gazı yutarken, ya da yıldız kökenli küçük karadelikler, ikili sistemlerdeki eşlerini yavaş yavaş soyarken çevrelerinde kütle aktarım diskleri oluşturuyorlar.  

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-9
 

Karadeliğin güçlü kütleçekim alanında dönen gaz sürtünme ve parçacık çarpışmaları nedeniyle ısınıyor ve enerjik gama ışınları, X-ışınları ve radto dalgaları yayınlıyor. Bizler bu ışınımı uzaydaki ya da yeryüzündeki teleskoplarımızla algılayarak karadeliklerin varlığından haberdar oluyoruz. Ama emin miyiz? Bunlar gerçekten karadelik mi? Nötron yıldızları olamazlarr mı? Nötron yıldızları da büyük kütleli yıldızların çöküşünün ürünü. Nötron yıldızları da  maddenin uç bir biçimi. Kütleçekim altında muazzam yoğunluklara kadar sıkışmış bu cisimler, bir kent büyüklüğğünde bir atom çekirdeği sayılabilir. Bir Güneş kütlesindeki bir nötron yıldızının yarıçapı da 10 Güneş kütleli bir karadelik olay ufkunun yarıçapı kadar: Yaklaşık 30 Km. Onların da son derece güçlü kütleçekim alanları var. Onlar da çevreden gaz çalıyor, talihsiz eşlerini ya da yakaladıkları serseri yıldızları soyuyorlar. Güçlü X-ışınımlarının kaynakları bunlar da olamaz mı? Bunu nasıl anlayacağız?

 

Gökada merkezlerindeki süperkütleli karadelikleri başka bir şeyle karıştırmak olanaksız. Çevrelerindeki yıldızların ya da gaz bulutlarının çok büyük dönüş hızları, bunların çevreye saçılıp gitmelerini önleyecek çok büyük kütlede bir cismin çevresinde döndüklerinin bir işareti.  Böylesine  büyük  kütleler de karadeliklerden başka cisimlerde bulunamaz. Ama gökyüzünün her yerinden gelen, kimisi sürekli, kimisi arada bir parlayıp sönen X-ışını kaynaklarını nasıl ayırt edebileceğiz? Son yıllarda gökbilimciler bu ikisini ayırabilecek  bir yol bulabildiklerine inanıyorlar. Yöntem, bu iki güçlü gökcismi arasındaki temel bir ayrıma dayanıyor. Nötron yıldızlarının katı bir yüzeyleri var ve bu

yüzeyin üzerinde madde birikebiliyor. Oysa karadeliklerde böyle sert bir yüzey yok. Olay ufkunu geçen madde ve ışınım, bir daha geri dönmemek üzere Evren'i terkediyor. Bu ayrım, her iki cismin yakınlarından yayımlanan ışınımı da ayrımlı kılıyor ve gökbilimcilere, karadeliklern varlığı konusunda ilk doğrudan kanıtı sunuyor.

 
Enerji Santralleri
 

Karadeliklerin büyük çekim alanları, bu cisimleri son dereece randıramanlı makineler durumuna getiriyor. Olay ufku, ışık hızyla bile hareket etse hiçbir şekilde kaçamayacağı bir yüzey. Dolayısıyla dışarıdaki madde de ufuk yakınlarına ışık hızına yakın hızlarda çekiliyor ve yolda öteki parçacıklarla çarpışııp parçalanıyor. Ortaya çıkan etkiyle, olay ufku yakınlarında madde ısınıyor. Ufuk yakınındaki cisimler ışık hızına yakın hızlarda dolaştığından, ısıya dönüşecek kinetik enerjileri de durağan halde kütlelerin taşıyacağı enerjiye ( E=mc2 ) yakın oluyor. Karadeliğin uzakklarında ilk çıktığı konumuna dönmek isteyen bir cisim, bunun için kütlesinin önemli bir bölümünden vazgeçerek saf enerjiye dönüşmek zorunda.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-10
 

Bu anlamda karadelikler, durağan kütleyi termal enerjiye dönüştüren birer santral işlevi görüyorlar. Bu dönüşümün hangi oranda gerçekleştiğiyse, karadeliğin dönme hızına bağlı. Karadeliğin parçası durumuna geldiğinde maddenin yitirmediği ender özelliklerden bir tanesi, açısal momentumu, yani dönme hızı. Madde, bu hızı karadeliğe transfer ediyor. Karadeliğin dönmesi görünmese de olay ufku yakınlarında uzay-zamanı bükmesinden anlaşılıyor.

Ancak bir karadeliğin dönüş hızı sınırlı; çünkü belli bir maksimum hızın ötesinde karadeliğin yüzeyi varlığını yitirir. Maksimum hızı çevresinde dönmekte olan bir karadelik, içine düşen maddenin %42'sini enerjiye dönüştürür. Dönmeyen, statik bir karadelik içinse bu oran yalnızca %6. Bu bile çok yüksek  bir randıman sayılır. Karşılaştırılacak olursa yıldızların merkezlerindeki termonükleer tepkimelerde maddenin enerjiye dönüşme oranı yüzde 0,7. Uranyum çekirdeğinin parçalanmasıyla elde edilen bu değerse yalnızca yüzde 0,1.

 
     

Karadelik çevresindeki parçacıklar çarpışmalar yoluyla enerjilerini eşitlerse, madde içeri düşmeden önce inanılmaz sıcaklıklara kadar ısınır. Örneğin olay ufkunun hemen dışındaki bir protonun sıcaklığı, kütlesinin büyük bölümünün saf enerjiye dönüşmesiyle kazanacağı düzeye yaklaşır ve 1012 0C'ye erişir. Bu durumda disk çevresindeki maddenin yüksek oranlarda gama ışını yayması gerekir. Ancak protonlar (ve genel olarak iyonlar) kolayca ısınmalarına karşın, enerjilerini yaymakta o kadar becerikli değiller. Çarpışmalar yoluyla enerjilerini, bu işte daha usta olan başkla parçacıklara, özellikle de elektronlara aktarırlar. Bunlar da X-ışınları gibi daha düşük enerjilerde foton yayarlar. Dolayısıyla karadelik imzası görmek isteyen gökbilimciler, elektronların yoğun olarak toplandığı bir bölgeden gelen şiddetli X-ışını demetlerine dikkat etmeli.

 

Kütle aktarım yolları: Aktarım diskinde dönen gaz, nötron yıldızına düştüğünde çarpmayla enerjisini büyük ölçüde yitirir (solda). Karadeliğe düşen gaz ise hiçbir yere çarpmadan olay ufkundan geçer. Gaz, enerjisini ufka varmadan yayabilir. Çünkü enerjisi yüksektir ve gaz atomları çarpışır (ortada), Ya da enerjisini kendisiyle birlikte mezarına götürür (sağda).

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-11
 

Aslında eşlerden birinin ötekinden kütle çaldığı ikili yıldız sistemi anlamına gelen "X-ışını çiftleri" nin bazılarında gözlenen de bu. Gökyüzündeki en parlak X-ışını kaynakları olan bu sistemlerin, görünmeyen bir cisimle, çevresinde dönen sıradan bir yıldızdan oluştuğu sanılıyor. Bunlardan bazıları sürekli biçimde ışınım yayarken, "geçici X-ışını kaynakları" denen bazılarıysa, uzun süreler gözden kaybolduktan sonra, birkaç ayda bir 1030 - 1031 Watt, yani Güneş'in toplam enerjisinin 100.000 katı düzeyde enerji yayıyorlar.

X-ışını çiftlerinin sıcaklığı 10 milyon derece olarak hesaplanıyor. Bu da karadelik modellerine uygun düşüyor. Ayrıca, gözlenen ışınımı yapabilmek için, bir karadeliğin her yıl Güneş kütlesinin 1 milyar ilâ 100 milyonda biri kadar kütleyi yutması gerekir. Gözlemciler, bu değeri de sıradan yıldızın kütle kaybı ile ilgili modellerle uyum içinde görüyorlar. Böylece, X-ışını çiftleri, karadeliklerin varlığı için en iyi kanıt olarak görülebilir.

Öte yandan, aynı şeyler bir nötron yıldızı için de söylenebilir. Karadelik kadar olmasa da bir nötron yıldızı da etkili bir jeneratör. Üzerine düşen maddelerin hızı, ışık hızının yarısı kadar olabiliyor ve %10 randımanla enerjiye dönüşebiliyor ki, bu da sıradan bir karadeliğin randımanına fazlaca uzak değil.

Aslında gökbilimciler, birçok ikili sistemdeki küçük cismin karadelik olmadığını  biliyorlar. İkili sistemlerde görülen radyo atarcalarının, hızla dönen ve güçlü manyetik alanlara iye nötron yıldızları olduğu sanılıyor. Kuramlara göre,  "astronomik" yani yıldız kökenli karadeliklerin manyetik alanı olamaz. Dolayısıyla atarcaların yaydığı gibi düzenli atımlar, karadeliklerin eseri olamaz. Öte yandan X-ışını atarcaları da birer karadelik olamaz. Düzenli ve kararlı ışınım atımları, karadelik olasılığını ortadan kaldırır. Hatta düzensiz X-ışını patlamaları da bir nötron yıldızı imzası sayılıyor. Nedeni, nötron yıldızlarının, maddenin üzerinde birikeceği ve zaman zaman patlayacağı sert yüzeyleri olması.

Ama ne yazık ki, bunun tersi doğru olmadığından karadelikleri nötron yıldızından kesin olarak ayıracak bir kimlik kartına henüz kavuşabilmiş değiliz. Çünkü patlamaların olmaması, kaynağın bir karadelik olduğunun kanıtı değil. Çok hızlı bir biçimde madde yutan nötron yıldızlarının da X-ışını yaymayacakları biliniyor.

Gerek canlı gerekse ölü yıldızlar kütleçekimi ve dış yönelimli basınç biçimleri arasındabirer savaş alanıdırlar. Kuvvet dengesi yıldızların boyutlarını belirler.

Güneş gibi canlı ve sıradan bir yıldızda basınç gazdan kaynaklanır ve merkezdeki tepkimelerle yönetilir. Bu tür yıldızların çökmesiyle oluşan beyaz cücelerde basınç, elektronların üst üste yığılmasıyla oluşan dejenere basınçtır. Büyük kütleli yıldızların patlamasıyla oluşan nötron yıldızında atomlar ezilir ve çekirdekleri biraraya gelir. Bir karadelikte ise dışa doğru bir basınç yoktur; kütleçekimi engellenemez ve yıldız, olay ufku diye bilinen bir daha geri çıkamayacak bir yüzeyin merkezinde matematiksel bir durumuna gelir.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-12
 

Karadelikler, ikili sistemler içinde varlıklarını kuşku bırakmayacak biçimde ortaya koyan iki özelliğe iyeler: Sert bir yüzeylerinin olmayışı ve sınırsız kütleleri. Bir karadeliğin kütlesi, oluşma biçimi (özellikle atası olan yıldızın kütlesi) ve daha sonra yuttuğu maddenin miktarıyla belirlenir. Hiçbir fizik kuralı, bir karadelik kütlesi için üst sınır koymaz. Oysa, öteki yoğun kütleler, örneğin nötron yıldızları, sınırsız kütleye iye olamazlar.

Karadelik dışındaki bir cismin kütlesi, kendi ağırlığına dayanma yeteneğine bağlıdır. Sıradan yıldızlarda parçacıkların, merkezdeki termonükleer tepkimeden kaynaklanan termal hareketleri, yıldızın kütleçekiminin etkisiyle çökmesini önleyen basınç oluşturur. Ancak nötron yıldızı ya da beyaz cüce gibi ölü yıldızlar enerji üretemezler. Bunlar da, kütleçekiminin tümüyle baskın çıkmasını önleyen, dejenere basınç denen, yoğunluğun uç sınırlarında kuantum mekaniksel etkileşimlerden kaynaklanan basit bir kuvvettir.

Pauli dışlama ilkesine göre, belirli bir alana sığdırılabilecek fermiyonların (başlıca iki temel parçacık sınıfından elektron, proton ve nötronları kapsayanı) bir sınırı vardır.

Bir beyaz cüce içinde elektronlar en düşük enerji enerji düzeylerine yerleşmek isterler. Ama Pauli ilkesine göre hepsi birden en düşük enerji düzeyinde olamazlar. Her enerji düzeyinde ancak ik elektron bulunabilir. Dolayısıyla elektronlar, yoğunluğa bağlı olarak belirli bir enerji düzeyine kadar üst üste yığılırlar. Bu yığılma da kütleçekimine karşı koyan basıncı oluşturur. Hint asıllı ABD'li fizikçi Subrahmanyan Chandrasekhar'ın 1930'da gösterdiği gibi bir beyaz cüce yıldızın kütlesi, 1,4 Güneş kütlesinden az olmalıdır.

Nötron yıldızlarında yoğunluklar öylesine yüksektir ki, dejeneratif basınç kütleçekimine direnemez. Atomlar çöker, protonlar ve elektronlar birbirlerine geçip nötrona dönüşürler; atom çekirdekleri birleşir. Sonuçta bir nötron topu ortaya çıkar. Parçacıkların hepsi aynı enerji düzeyine yerleşemedikleri için yine birbirleri üzerine yığılırlar ve  dışarıya doğru basınç oluştururlar. Dejeneratif çekirdek maddesinin özellikleri pek iyi bilinmediğinden, araştırmacılar, bir nötron yıldızının iye olabileceği maksimum kütle konusunda güvenlşi bir şey söyleyemiyorlar. Ancak, basit bir akıl yürütme, üst sınır konusunda bir fikir verebiliyor: Dejenere yıldızlarda kütleçekiminin etkisi kütleyle birlikte artar. Bu kütleçekiminin baskısına direnebilmek için madde sertleşir. Belli bir kritik kütlenin üzerine çıkıldığında maddenin öyle sıkışmış olması gerekir ki, fizik yasalarının yasaklamasına karşın ses, ışıktan daha hızlı yol alır. Bu kritik kütle üç Güneş kütlesine eşit. Zaten gözlenen nötron yıldızlarının hiçbirinin kütlesi, iki Güneş kütlesini geçmiyor. Bu durumda gökbilimciler, karadelik adaylarını belirlemek için kütlelerin üç Güneş kütlesini aşıp aşmadığına bakıyorlar. İkili sistemlerde yıldızların hızları ve yörünge hareketiyle ilgili Kepler yasaları, sistemdeki yıldızların kütleleri için bir alt sınır belirliyor. Bundan hareket eden gökbilimciler, düzensiz aralıklarla X-ışını yayan ikili yıldız sistemlerinden yedisinde, küçük cismin karadelik için getirilen ölçütleri karşıladığını saptamışlar. Araştırmacılar, bu karadeliklerin kütlelerinin 4-12 Güneş kütlesi arasında değiştiğini hesaplıyorlar.

 

 Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-13
 

Ancak bu cisimlerin karadelik olduklarından iyice emin olmak istiyorsak, bunların, nötron yıldızlarında bulunamayacak başka özelliklere de iye olup olmadıklarına bakmamız gerekiyor. Karadeliklerin sert bir yüzeyi yok. Olay ufkundan içeri düşen her şey, geri dönüşü olmayan bir biçimde Evren'imizden ayrılıyor. Sıcak bir plazma topağı olay ufkundan içeri düşerkentermal enerjisini yaymak için zaman bulamamışsa, ısı da maddeyle birlikte yok olacaktır. Uzaktaki gözlemciler, yutulan topağın enerjisini hiçbir zaman göremeyecekkler; enerji de madde gibi ufkun içine "çekilecek" ve kaybolacak. Bu durum, enerjinin (ve maddenin) korunması yasasına ters düşmüyor. Çünkü içeri düşen madde, karadeliğin kitlesini arttırıyor. Ama bunu yaparken de delik dediğimiz enerji santralinin görünen randımanını azaltıyor. Çünkü deliğin çevresinden daha az ışınım yayılıyor. Tersine, sıcak plazma topağı bir nötron yıldızının sert yüzeyi üstüne düştüğü zaman, tüm termal enerjisi, ya plazmanın kendisi ya da nötron yıldızının yüzeyi tarafından uzaya saçılır. O halde bir karadelikle bir nötron yıldızını ayırmanın en kolay yolu, görünmeyen cismin çevresindeki gazın ufuk ya da yüzey üzerine düşerken termal enerji yayıp yaymamasına bakmak. Fizikçiler sıcak plazmanın böyle enerjisiyle birlikte yutulmasını "çekilim ağırlıklı kütle aktarım akımları" (advection-dominated accretion flow - ADAF) diye adlandırıyorlar. Çok sıcak ve seyrek plazmalar ışınımlarını etkili bir biiçimde yayamazlar. Bu durumda gökbilimciler, karadelikleri belirleyebilmek için, ışınım randımanları %10 yörelerindeyken olmaları gerekenden daha sönük görünen X ve gama ışın kaynaklarını arıyorlar.

  Karadeliğe düşüş, gazın kalın (sol taraf) ya da ince (sağ taraf) olmasına göre değişik biçimlerde olur. Eğer gaz kütlesi kalınsa, ışınım fotonları yayan parçacıklar arasındaki çarpışmlar sık olur.

Böylece düşme hareketi ısıya ve ışınıma dönüşür. Parçacıklar olay ufkunu geçip kaybolmadan önce enerjilerinin çok büyük bölümünü yitirmiş olurlar. Dışarıya kaçan fotonlar, maddeyle etkileşerek enerji yitirirler. Parçacıklar karadeliğe düştüklerinde hareket enerjisinin tümünü birlikte mezara taşırlar. Bu yoğunlukta bir gaz için tekilliğin enerji yutuşunu izlemek daha kolaydır.

 

Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-14
 

"Gerçekleşen" Düş

Fizik dünyasının öteki bölgelerinde kuramsal fizikçiler, bir başka karadeliğe doğru çekiliyorlar. Einstein'ın ünlü düşünce deneylerinin terminolojisiyle "gedanken (düşünce düzeyinde, kuramsal) karadelik" diye adlandırılan kuramsal delik, Evren'deki ağabeylerinden çok, mikroskopik dünyanın temel parçacıklarına benziyor. Bu hayali karadelikler, gerçek olsalardı, boyutları 1 cm.'nin 100 katrilyon kere katrilyonda birini aşmayacaktı. Ama bu küçük boyutlarına karşın kendilerine verilmek istenen görev, sırtlarında tüm Evren'i taşımaları. Daha doğru bir deyişle Evren'i en doğru biçimde açıklamaları. Bu karadelikler son zamanlarda doğanın tüm temel kuvvetlerini özdeşleştirmek için geliştirilen "sicim" (string) kuramlarının baş aktörü durumuna geldi. Amaç, temel kuvvetler olan atom-altı ölçekteki şiddetli çekirdek kuvvetin (daha önce özdeştirilmiş olan elektromanyetik ve zayıf çekirdek kuvvetlerine birlikte verilen ad) ve büyük ölçekte kütleçekim kuvvetinin, aslında aynı kuvvetin değişik açılardan görünümü olduklarını kanıtlamak. Bunun için gerekense, kütleçekimini açıklayan Einstein'ın genel görelilik kuramıyla, atom-altı dünyadaki etkileşimler betimleyen kuantum mekaniğini bağdaştırmak. Buna fizikçiler kütleçekiminin kuantum kuramı da diyorlar. Ancak bu hedef şimdiye değin tüm çabalara karşın erişilmez olarak kaldı. Amacı yakalamaya en yakın olansa, hâlâ sicim kuramı. Bu evrendeki tüm   parçacıkların ve etkileşimlerinin sicim biçimindeki yapılan değişik titreşimlerinin bir ürünü olarak gören ve giderek taraftar kazanan bir kuram. Sicimler, kuramcılara göre boşlukta sürekli titreşen, açık ya da paket lâstiği gibi kapalı biçimde, hatta iki boyutlu zarlar ya da kapalı yüzeyler olabiliyorlar. Kuramın, yeni temel parçacıkların ve değişik sayıda boyutların varlığı üzerine kurulmuş değişşik biçimleri var. Sicim kuramının temel sıkıntısıysa boyut: Günlük yaşamımızı ve büyük ölçüde Evren'i anlamamız için dört boyut (üç uzay ve bir zaman) yetiyor. Oysa sicim kuramlarının kimi için 10, kimi içinse 26 boyut gerekiyor. Bu boyutların sorunuysa, tanıdığımız büyük ölçekli dört boyutun aksine akıl almaz küçüklüklerde olmaları. Fizikçiler bunları Evren'nin her noktasında kendi üzerine kıvrılmış ya da yoğunlaşmış olarak zihinlerinde tasarlıyorlar. Bunların boyutları, kurama göre santimetrenin katrilyon kere katrilyonlarda biri. Yine kuramcılara göre bunları orataya çıkarmak için, en gelişkin parçacık hızlandırıcılarında elde edebileceğimizden trilyonlarca kat fazla enerjiler gerekli. Bu nedenle kuramsal fizikçiler "boyut büyütme", boyut azaltma ya da benzerleri kuramsal ya da matematiksel tekniklerle ilerlemeye çalışıyorlar.

Bu alanda bir sıçrama ABD'li fizikçi Joe Polchinski'nin daha önce ortaya attığı "D-brane" adlı yapılar için kılgısal işlevler tasarlamasıyla gerçekleşti. Polchinski ve arkadaşlarına göre bu yapılar sicim biçiminde tek boyutlu yapılar olabildiği gibi iki, üç hatta çok boyutlu yüzeyler de olabiliyor. Yaptıları genel tanım, D-brane' lerin üzerlerinde son bulduğu yüzeyler oldukları (bir masa ve bacakları gibi). Polchinski'nin daha sonra kurama getirdiği bir katkı, bu yapılar içinde elektromanyetik itim kütleçekiminin birbirlerini yok ettikleri. Böylelikle kuramsal olarak, sicim biçimli, tek boyutlu bir D-brane, az önce sözü edilen küçük, yoğun boyutların birinin çevresine sarılabiliyor. Aynı şekilde çok boyutlu D-brane'leri de daha fazla boyutun çevresine sararak yapılar oluşturabiliyorsunuz.

 

Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-15
 

Polchinski, "bu yapıları lego parçaları kadar istediğiniz miktarda üst üste dizebilirsiniz ve böylece kütleyi çoğaltabilirsiniz" diyor. Sonuçta ortaya çıkan kuramsal yapı, fizikçiye göre uzun mesafelerde gerçek karadelik ayırt edilemeyecektir. Başka deyişle bu lego karadelik, eğer gerçek olsaydı, kuantum mekaniğinin araçları olan sicimlerle yapıldıkları halde, genel göreliliğin tanımladığı karadeliklerle aynı özelliklere iye olacaktı. Öylesine büyük kütleli olacaktı ki, içinden ışık bile kaçamayacak, yine tanıdığımız karadelikler gibi entropisi ve sıcaklığı olacaktı.

        

 

D-brane'den   yapılı karadelik modeli, daha sonra başkla fizikçilerce geliştirildi. Sonunda Harward Üniversitesi fizikçilerinden Juan Maldacena, adını taşıyan varsayımla daha basit ve daha gerçekçi kuramsal bir model oluşturdu. Maldacena Varsayımı'na göre, belli bir uzay-zaman bölgesinde hem kütleçekimini hem de mikroskopik kuantum etkileşimlerini açıklayan bir sicim kuramı, o bölge sınırının hemen dışında bulunan, kütleçekimsiz sıradan bir kuantum dizgesiyle aynı özellikleri taşır. Karadeliklere uygulandığında bunun anlamı şu: Karadeliğin içindeki koşulları açıklayan kuram, özünde karadeliğin olay ufkunun hemen dibindeki durumu açıklayan bir kuantum alan kuramıyla eşit geçerliliktedir.

Maldacena, varsayımını sınamak için, sıcaklığı mutlak sıfıra (-2730C) yaklaşan bir karadeliğe bir, D-brane gibi kuantum mekaniksel yapı açısından, bir de genel görelilikçe betimlendiği gibi kütleli bir cisim olarak yaklaştı.

D-brane yaklaşımında gördü ki, karadeliğin sıcaklığı mutlak sıfır sınırında enerji (ve dolayısıyla da kütle) azaldığından, hem kütleçekim kuvveti, hem de sicim ve D-brane'ler arasındaki etkileşimler sıfırlanıyor. Geriye, "ayar kuramı" denen elektrozayıf ve şiddetli çekirdek kuvvetlerini açıklayan basit bir kuantum alan kuramı kalıyor.

Denklemlerin genel görelilik tarafındaysa, düşen sıcaklığın etkileri daha da dramatik. Fizikçi Edward Sroeminger'in anlatımına göre işe, karadelik ve sicimler bulunan bir evrende başlanıyor ve sıcaklık giderek düşürüllüyor. Sıfır sınırına dayanınca Evren'in uzay-zamanı "donuyor". İçinde herhangi bir hareketin, bir olayın ortaya çıkması olanaksız. Tek istisna, karadeliğin uzay ufkunun çok, çok yakınlarında, her zaman için sicimlerin rahatlıkla hareket edebilecekleri kadar sıcak kalacak bir bölge. Uzay-zaman ne kadar soğursa, bu "serbest bölge"nin olay ufkuna o kadar yaklaşması gerekiyor. Geniş ölçekli uzay-zaman, (kütleçekimin etkisiyle) genel olarak çukurlardan ve düz alanlardan oluşan karmaşık bir yapıda. Oysa olay ufkunun hemen dibindeki bu küçücük bölge çok daha düzgün ve simetrik. "Daha basit bir coğrafya, içinde geçerli olan sicim kuramını da basitleştiriyor. Günün sonunda vardığımız nokta, başladığımızdan (genel görelilik) çok daha basit bir kuramdı: Kütleçekimin Kuantum Kuramı".

 
Evrenin Giz Dolu Gökcisimcikleri-16
 

Yalnız ilk bakışta bir sorun var gibi görünüyor. Bilinen kuantum alan kuramları "üniter", yani bilginin korunması esasına dayalı kuramlar. Oysa karadeliklerin içine giren hiçbir şey dışarı çıkamayacağından ve karadelikler de mutlaka yok olacağından içeri düşen "bilgi" de yok olacak. Oysa fiziğin kutsal yasalarından biri (maddenin içinde gizli bulunan) "bilgi"nin korunmasını öngörür.

Maldacena Varsayımı bu çıkmazdan, tüm karadelikleri (buharlaştıran) Hawking Işınımı sayesinde kurtuluyor. Önce de gördüğümüz gibi, karadeliğin olay ufkunun hemen sınırındaki güçlü kütleçekim alanları, boşluktan parçacık ve anti parçacık çiftleri yaratıyor. Bunlardan biri pozitif, ötekiyse negatif enerji taşıyor. Negatif enerji taşıyan parçacık, olay ufku içine düşerek karadeliğin kütlesinde azalmaya neden oluyor. Pozitif enerjili parçacıksa, deliğin içindeki olaylardan bağımsız bir ışınım olarak dışarıya akıyor.

Maldacena Varsayımı, karadelik içindeki koşulları açıklayan kuramla (sicim), karadeliğin sonundaki (dışındaki) koşulları açıklayan (üniter) kuantum alan kuramının aynı olmasını öngörüyordu. Hawking Işınımı da sınırda ortaya çıktığından, normal olarak karadelikle birlikte yok olması gereken bilgi, ışınım nedeniyle dışarıya kaçıyor, yani buharlaşmaktan kurtuluyor.

Fizikçilerin en güçlü bilgisayarlarla çözümleyebildikleri sicim denklemleri, tabii ki en basit olanları. Yapay varsayımları, genellemeleriyle bunların, doğadaki gerçek karadeliklerin olağanüstü güçlü etkileşimleri açıklamaları zor. Bu durumda, anlaşılan gerçeği tekillikten geçerken kendimiz öğrenebileceğiz. Ama en iyisi galiba kurt deliği biletimizi biraz erteleterek şimdilik olay ufkundan uzak durmak.

 
Kaynaklar
 
Blandford, R. ve N. Gehrels, "Revisiting the Black Hole", Physics Today
         Haziran 1999
Lasota, J.P., "Unmasking Black Holes", Scientific Amerikan, Mayıs 1999 
Matthews, R., "Black Hole Ate My Planet", New Scientist, 28 Ağustos 
         1999
Schilling, G., "Links Between Supernovae and Gamma  Ray Bursts Streng-
          then", Science, 15 Ekim 1999 
Taubes, G., "String Theorists Find a Rosetta Stone" Science, 23 Temmuz
         1999
http://www.intotheccosmos.com/blacholes
http://phobos.caltech.edu/-jsb/pr-images.html
"Black Holes Possibly Produced   up to 50% of Energy Since Big Bang"

            http://www.nasa.gov

"New Way no Weigh Black Holes Reportedly  Found"

            http://www.nasa.gov

                          Astronomi   Nebula Resimler     Astrophotography   Galaxy Resimler