|
Soyal Bilimler
Fizik
Karadelikler
2
Dış
katmanlarını uzaya püskürterek Güneş kütlesinin
1.4 katı haline gelen ölmüş yıldızlar,yaşamlarını
Beyaz Cüce olarak devam ettirirken,kütlesi bunun
üzerindeki bir değere sahip olan yıldızlar da
Nötron yıldızına dönüşürler.
Buna
karşın yaşam süresinin sonuna gelmiş olan bir
yıldız eğer Güneş’in en az 2.5 katı bir kütleye
sahipse bu sefer de yoz elektron ve nötron
basıncı tarafından kendini dengeleyemeyeceğinden,
yıldızın sahip olduğu kütle nedeniyle trilyonlarca
basınç ile güçlü bir şekilde çökmeye
başlar.Çökmesiyle birlikte yıldız,çevresine
uyguladığı gravitasyonel çekimin güçlenmesine,
dolayısıyla da uzay zaman eğriliğini gittikçe
artırmasına neden olur ki, sonunda ışık dahil
hiçbir şeyin kaçmasına izin vermeyeceği kıritik
bir aşamaya gelir.İşte ışığın artık kaçamayacağı
bu kritik yarıçapa “Olay Ufku”, yıldızın çökerek
bir karadelik oluşturması için meydana gelecek
büyüklüğe de “schwarzchıld” yarıçapı adı
verilir.Bu aşamadan sonra ise, yıldız olay ufkunun
altında tüm kütlesini merkezdeki sıfır hacimde ve
sonsuz yoğunluktaki Zümrütü Anka misali bir Düşsel
Tekillik noktasında toplamaya yönelik çökmesine
devam eder.
Bir
karadelik ne kadar kütleli ise, yoğunluğu,olay
ufkunun etki alanı ve yüzey alan genişliği de o
kadar fazla olur. Eğer Güneş bir karadelik
olabilseydi, schwarzchıld yarıçapı 3 km,Güneş’in
150 milyar katı kütleye sahip olan samanyolu
galaksisinin 450 milyar km. ve tüm evreni kapalı
evren haline getirecek kadar madde bulunmuş
olsaydı ,onun da yarı çapı 300 milyar ışık yılı
kadar olacaktı. Ayrıca yapay bir karadelik
oluşturmayı deneseydik, 1600 ton demiri cm.’ nin
yüz milyonda birine sıkıştırmak gerekirdi.Aynı
durumu dünyamızın kendisine uygulamak amacıyla tüm
kütlesi 1 cm. yarıçaplı bir misket içine
sıkıştırılabilseydi,suyun yoğunluğunun cm küpte
bir gram olduğu yerde dünyanın beş gram olan
yoğunluğunu trilyar kez artırmış olurduk. Bunun
ilginç yanı,Dünya bu halde iken Ay’ın yine onun
çevresinde dönmesini sürdürebilmesidir. Ay’daki
bir insan bu misketi asla göremezdi, fakat
çekimini algılayabilirdi.
Aynı
şekilde Güneş de Beyaz Cüce olma durumuna
geldiğinde yakın gezegenleri yutmasına karşın,dış
gezegenler yörüngelerinde hareket etmeye devam
edecektir. Çünkü evrende önemli olan hacim
değil,kütledir. Yani bir şey hacimce ne kadar
büyük olursa olsun,eğer kütlesi seyrekse başka
deyişle yoğunluğu az ise, kendinden daha yoğun
olan fakat çok küçük bir kütlenin çekimine
kapılmak durumundadır. Bununla beraber Güneş ‘ten
üç defa büyük, çöken bir yıldızın,karadelik haline
gelmesi, saniyenin 67 milyon birinde ,Güneş ‘ten
on kat daha kütleli bir yıldız için saniyenin 4
milyonda biri, milyon kez daha büyük bir yıldızın
çökme süresi de diğerlerine göre oldukça uzun bir
dilim olan saniyenin dörtte biri kadar olmaktadır.
Bir karadelik
kütlesi,elektrik yükü ve dönme hızı ile
ölçülebilir üç parametreye sahiptir. Şu ana kadar
üzerinde durduğumuz (durağan)schwarzchild tipi
karadelikleri idi. Şimdi de elektrik yüklü olanlar
ile dönen türleri üzerinde duralım. (Bunlara
ayrıca Reissner-Nordstrom ile Kerr karadelikleri
de denmektedir).
Bilindiği üzere,
Elektromanyetik kuvveti,çekim (gravitasyonel)
kuvvetlerinden 10 sayısının 40. kuvveti kadar
güçlüdür. Bunu göz önünde bulundurarak ,yüksüz ve
durağan bir karadelik üzerine elektrik yükü
düşürerek yüklediğimizi düşündüğümüz zaman,oluşan
Elektromanyetik kuvvet, çekim kuvvetine karşı
koyarak tekilliğin çevresinde iki ayrı olay
ufkunun oluşmasına neden olacaktır. Yani, zamanın
durduğu iki bölge. Deliğin elektrik yükü arttıkça
iç olay ufku büyümeye,çekimden kaynaklanan dış
olay ufku ise küçülmeye başlar. Alabileceği en
fazla yükle yüklendiğinde ise, iki olay ufku
çakışarak birbirlerini yok edip olay ufkunun
kalkmasını ve tekilliğin çıplak olarak görünmesini
sağlar.
Fakat burada
önemli olan bir husus,böyle bir karadeliğin
evrende bulunabileceğinin beklenmemesidir. Çünkü
Elektromanyetik kuvvet alanları o kadar güçlüdür
ki, her yöne doğru, birçok ışık yılı uzaklıktaki
yıldızlar arası gaz ve toz bulutlarının atomlarını
kolayca ayırarak yörüngelerindeki elektronları
itip artı yüklü çekirdeği de kendine çekerek nötr
duruma gelir. Bu sefer deliğin, artı yükle
yüklendiğini düşündüğümüzde ise, çevresindeki eksi
yüklü elektronları kendine çekerek aynı şekilde
yüksüz hale gelir.
III.
olarak,biraz önce bahsedildiği gibi yine
elektriksel olarak yüksüz ve durağan bir
karadeliği göz önüne alalım. Deliği döndürmeye
başladığımız taktirde yine ikinci bir olay ufku
açığa çıkacaktır. Bunun nedeni de tıpkı merkezkaç
kuvvetinde olduğu gibi,dönmesiyle çekim kuvvetine
direnmesidir. Deliğin dönme hızı artarsa,içindeki
olay ufku artmaya ,dış olay ufku ise daralmaya
başlayacaktır. Dönme maksimum hıza ulaştığında
ise,iki olay ufku üst üste çakışarak ortadan
kaybolur ve yüklü karadeliklerde olduğu gibi yine
çıplak tekillik oluşur. Fakat yüklü olan türle
olan benzerliğine karşın, bu türün Tekilliği,dönme
eksenine dik ve ekvator düzleminde halka şeklinde
olmaktadır.
Daha
sonra karadeliklerin ayrı uzay-zaman noktalarını
birbirlerine bağlama özelliği ortaya konunca,diğer
ikisinde hangi yönden yaklaşılırsa yaklaşılsın
sonsuzca eğrilmiş uzay zaman tarafından
parçalanmasına karşın bu türde ancak yandan,yani
ekvator düzleminden yaklaşmakla parçalanmanın
gerçekleşebileceği bunun dışındaki başka bir
açıdan yaklaşıldığında ise, sonsuz eğrilmiş uzay
zamandan etkilenmeden halka tekilliğinin içinden
geçebilme şansı tanıdığı ortaya çıkmıştır (belli
bir açı ile tekilliğe girme şartı ile).
Ayrıca
bu tür karadelikler küresel biçimde olmayıp dönme
hızına bağlı olarak,ekvator bölgeleri şişkin
haldedir. Şu an için kendi etrafında saniyede on
bin kez dönen böyle bir karadelik
bilinmektedir.İki olay ufuklu sistemlerde var olan
ayrı bir özellik de ufukların ortasında uzayın
soyut olmasın karşın, iç olay ufku ile tekillik
arasındaki uzayın bizim uzayla aynı olmasıdır.
Güneş’in tam 2.95 katı olan bir karadeliğin
schwarzchıld ile olay ufkunun yarı çapları özel
bir hal olarak aynı uzunlukta olup üst üste
çakışık durumdadır.Bu durumda da karadeliğin
donmuş yüzeyi aynı zamanda onun olay ufku olur.
Bununla birlikte başlangıçta evreni oluşturan tüm
maddenin aynı anda ve aynı yerde olmasından dolayı
büyük patlamadan 10 üssü (-20) sn lik zaman
parçası içinde bu aşırı yoğun bölgelerin
sıkıştırılmasıyla birlikte, mini karadeliklerin
oluşabileceği hesaplanarak her ışık yılı küplük
hacimde böyle üç yüz yapının olabileceği ortaya
çıkmıştır.Bu mini karadeliklerin ortalama
yarıçapları bir proton boyutundaki 10 üssü (-13)
cm,ağırlıkları da yaklaşık olarak Everest Dağı’nın
ağırlığına eşit 10 üssü (15) gramdır.
Bize
en yakın böyle bir karadeliğin yaklaşık 1.6
trilyon km uzaklıkta olduğu düşünülmektedir.
Güneş’e yaklaşacak bir karadeliğin var olduğunu
göz önüne alırsak,buharlaşmadan ya da Güneş’ten
etkilenmeden içinde hareket ederek, kütle yutup
çok büyük ölçekte enerji üreterek ve onun içinde
büyüyerek daha büyük bir karadelik olarak
ayrılabilir.
Ayrıca
bunun gibi ya da daha büyük bir yapının Güneş’e
çarpması veya yakın bir yörüngede konuşlanması da
Güneş’e ait tüm maddeyi hortumlayıp onu karadelik
içinde yok edebilir. Bu durumda da Beyaz cüce
halinde mevcudiyetini devam ettireceğini
düşündüğümüz Güneş’in bir karadelik olması bu
şekilde söz konusu olabilmektedir.
Böyle
bir durumun evrende olup olmadığı çift yıldız
sistemleriyle (bunlar evrende bolca
vardır.)açıklanabilir.Ki bu sistemde bildiğimiz
normal bir yıldız ile ondan önce ömrünü
tamamlayarak çökmüş bir karadelik bulunmaktadır.
Karadeliğin olay ufku zarına yakalanan yıldızın
sahip olduğu hidrojen ve helyum gazlarının (ki
kolay çözünürler) karadeliğin yüzeyindeki
yakalanma girdabında helisler çizerek milyarlarca
derece ısınıp x ışını yayınlaması ile olay
anlaşılmaktadır.
Bu x
ışını yayımı beyaz cücelerde ve nötron
yıldızlarında da vardır. Fakat ayırt edici
özelliği beyaz cüce olmayacak kadar küçük ve onlar
kadar parlak olmamaları, nötron yıldızı olamayacak
kadar da düzenli aralıklarla x ışını
yaymamalarıdır.
Böyle
tehlikeli olabilecek bir cismin, şu anda galaksi
merkezinden 9 ışık yılı uzaklıktan bize doğru
saniyede 50 km.’lik hızla yaklaşmakta olduğu
tesbit edilmiştir. Bundan kurtulduğumuzu düşünsek
dahi, galaksimizin merkezindeki şiddetli olayların
neden olduğu dev kütleli ve çok hızlı dönen bir
karadeliğin içine sürüklenip onda yok olmamız da
çok çok yüksek olasılıklar içindedir.
Alınan
radyasyonla ispatlanmış olan bu karadelikler Güneş
kütlesinin 10 üssü(6) ile10 üssü(9) katı arasında
kütle içerirler.Bununla beraber, yapılan gözlem ve
hesaplamalar yüz bin ışık yılı genişliğindeki
galaksimizin kendi ekseni etrafında 250 milyon
yılda tamamladığı dönüşünün nedeninin de galaktik
sistemin dışında yer almış bir karadeliğin korkunç
şiddetteki çekim gücünden kaynaklanmakta olduğunu
düşündürmektedir.
Yerleşik anlayışımızı zorlayan karadeliklerin daha
iyi anlaşılması için Toskana kırlarında gezerken
Ünlü fizikçi A.Einstein’ ın zihninde uyanan şu
iki soruyu kendimize sormamız gerekecektir.
İlki:
“Acaba bir ışık dalgası üzerinde yolculuk etseydik
dünyayı ve evreni nasıl algılardık?” ikincisi ise,
“bu durumda dışarıdaki bir gözlemci bizi nasıl
görürdü?”
Bu
sorular,karadeliğe doğru hareket eden bir gözlemci
ile ona dışarıdan bakan ayrı bir gözlemcinin
birbirlerini ve çevrelerini nasıl algılar sorusu
ile eşdeğer olduğu için, bir ana uzay gemisi ve
ana gemiden de ayrı bir aracın karadeliğe doğru
gönderildiğini düşünelim. Ayrıca bu süreç içinde
hem duran,hem de hareket halindeki gözlemcilerimiz
birbirlerine her saniye birer sinyal göndersinler.
Dıştan bakan gözlemci ilkin hiçbir şey fark etmez
ve gönderdiği her saniyelik sinyale karşılık gelen
sinyalleri aynen almaya devam eder (çünkü
değişimler ışık hızına çok yaklaştıkça açığa
çıkmaktadır). Fakat hareketli olan karadeliğe
yaklaşmaya başladıkça, dıştaki gözlemciye gelen
sinyallerin zaman aralığı yavaş yavaş artmaya,
gelen ışığın dalga boyu da kırmızıya kayarak kızıl
renkte görünmeye başlar. Bunun nedeni çekimin yol
açtığı etkinin fotonlar üzerindeki belirtisidir;
yani enerjisini azaltmaktadır. Tıpkı,Dopler etkisi
olarak bilinen yasaya göre,evrenin genişlemesiyle
birlikte bizden uzaklaşan cisimlerin gönderdiği
ışınların,hız nedeniyle kırmızıya kayması gibi.
Başka bir deyişle, araç karadeliğin olay ufkuna
yaklaştıkça,dıştaki gözlemci her saniyeye
karşılık,sırasıyla artan bir zaman aralığıyla
sinyalleri almasıyla beraber, aracın boyutlarının
küçüldüğünü ve kütlesinin de arttığını
gözlemler.Ve tam araç olay ufku sınırına
geldiğinde ise, bu zaman genişlemesi 1 saniyeye
karşılık sonsuz bir süreye uzayarak (ki zaman
durmuştur artık) bu uzay zaman ağında (sadece
zaman parametresini göz önüne aldığımız taktirde)
aracın donmuş görüntüsünü algılar hale gelir.Bu
durumda da aracın boyutları sıfır, kütlesi ise
sonsuz olur.
Şimdi de araçtaki
bir gözlemci,dışarıyı nasıl algılar onu görelim.
Öncelikle o da anormal bir şeyle karşılaşmaksızın
hareket etmesine rağmen, çekim etkisi arttıkça
(gelen sinyallerin dalga boyları kısalarak mavi
renge doğru kayar), geride bıraktığı cisimlerin
kenarlarını önünde görmeye başlar. Nedeni de
hareketin (çekimin) yol açtığı uzay zamanın eğilip
bükülmesidir. Işık hızına yakın bir sürate
ulaştığında ise her şeyin sıkışıp küçücük dairesel
pencereye dönüştüğünü ve baktığı uzayın kütlesinin
azalarak şeffaflaştığını,boyutların uzayıp
arttığını ve zamanın da hızlandığını görür. Tam
olay ufkunda ise,hızı ışık hızına ulaşarak (olay
ufkuna giren tüm nesneler,çekim etkisiyle
sırasıyla moleküllerine,atomlarına,parçacıklarına
ve nihayetinde fotonlarına yani en temel
bileşenlerine ayrılıp ışık hızıyla hareket
etmektedirler.) kütlenin sıfır, zaman ve
boyutların da sonsuz olmasıyla,dairesel pencerede
kapanarak Tekillik de yok olur.
Evrenin
gizlerinin saklı olduğu bu noktada tüm tarih
tüketilmiş, uzay ve zaman,madde ve enerji anlamını
yitirmiş olur. Artık burada,bilimin yasalarından,
dolayısıyla Einstein denklemleri ve quantum
mekaniğinden söz edilemez.Fiziğin bitip fikir
yürütmenin başladığı bu boyutta,madde ve enerji
yerini fokur fokur kaynayan kaotik bir yapıdaki
Kuantum Köpüklerine bırakır.
İstanbul - 12.09.2000
http://sufizmveinsan.com
Kaynakça:
Joseph Silk: Evrenin
Kısa Tarihi
John Taylor: Karadelikler
Discovery Channel: Black Holes
William J. Kaufmann :Evrenin Evrimi ve
Yyıldızların Oluşumu
Carl Sagan:Kozmos.
Popüler Bilim Dergisi
Eylül 2001
|