KARADELİK
Eğer dünyayı alıp bir misket büyüklüğüne kadar sıkıştırırsanız, inanılmaz yoğun bir cisim elde edersiniz. Elde ettiğiniz cismin çekim kuvveti o kadar büyük olur ki yanından saniyede yaklaşık 300 000 km hızla geçen ışık fotonları bile onun çekim kuvvetinden kurtulamaz. İşte bütün ışığı yuttuğu için bu cisme karadelik denir. Birçok astrofizikçi karadeliklerin, yakıtı tükenen dev yıldızların kendi ağırlıkları altında çökmeleri sonucu oluşabileceklerini düşünüyorlar. Ancak bu kurama emin olamamalarının sebebi ise, karadeliklerin şu an ki fizik yasaları ile açıklanmasında zorlanıldığı bir durum. Karadelik kavramı, yerçekimi (kütle Çekimi) yasalarının doğal bir uzantısıdır. Daha yoğun bir kütleye yakın olmanız demek, onun kütle çekiminin daha fazla olması, ondan kaçmaya çalışan her şeyi yavaşlatması demektir.
Eğer ışığın bile kaçamayacağı kadar ağır bir nesne yaratmayı hayal ediyorsanız, o nesneden kaçmak için gereken hızın
Işık hızından daha fazla olduğu, çok yoğun bir sistem elde etmeye çalışıyorsunuz demektir. Bir karadeliğin çekim gücü o kadar güçlüdür ki ona birkaç kilometreden bakabilmek için güneşin tüm enerjisi bile yetmez. Herhangi bir şeyin onun çekim gücünden kaçabilmek için ışık hızından daha hızlı hareket edebilmesi gerekir.
“Genç bir yıldız hidrojenini füzyon tepkimesiyle helyuma dönüştürürken çokça enerji elde ederler. Hidrojen bittiğinde çok daha ağır elementler geride kalır ve yakıt çok daha hızlı azalır. Yani sonunda demir kalır. Artık, çekirdeğinde daha fazla ısı ve enerji üretimi olmaz. Kütle çekimi kuvvetini korur ancak ona baskı uygulayacak hiçbir kuvvet kalmadığı için her şey çöker. Bir şok dalgası oluşur ve şok dalgası dışarı çıktığında yıldızı havaya uçurur. Bu olaya süpernova adı verilir. Bu patlamadan sonra eğer yıldız yeterince büyükse onun çöken çekirdeği küçülerek karadelik oluşturabilir.” (Alıntı1)
1931 yılında radyo sinyallerini Atlantik üzerinden Avrupa’ya göndermek için çalışan araştırmacı Karl JANSKY, radyo sinyallerinin arka planında meydana gelen gürültünün kaynağının samanyolu galaksinin merkezindeki yay takımyıldızından geldiğini fark etti. Ancak bu gürültünün kaynağının bir yıldızın sebep olabileceği türden değildi. Bu sinyaller, astronomlar ve kuramcıların ön gördükleri ancak hiç gözleyemedikleri karadelikten geldiğini savunuyorlardı.
Alman astronom, Reinhard Genzel yaptığı gözlem ve çalışmalarla samanyolu merkezinde bulunan yay takımyıldızlarının yörüngelerinde tamamen karanlık ve son derece yoğun bir objenin merkezi etrafında, çok hızlı bir şekilde hareket ettiklerini gözlemlediler. Yıldızların bu kadar hızlı hareket etmelerinin tek sebebi yörüngelerin merkezinde çok yoğun kütleli yani karadeliğin olması gerekirdi. Öyle ki S2 olarak adlandırdıkları bir yıldızın yörüngesinde karadeliğin yakınından geçerken saate 17 milyon km hızla hareket ettiğini keşfettiler. Peki, böyle bu durumda karadeliğin varlığını nasıl ispatlarız. Güneş sistemimizi örnek model olarak ele alalım. Merkezinde güneşin olduğu sitemde en dıştaki gezegenler yörüngelerinde yavaş bir şekilde dönerken, güneşe yaklaştıkça gezegenler çekim kuvvetinin artması sonucu daha hızlı dönerler. Öyleyse güneşi hiç bilmediğimizi varsayalım. Şu sonuca varmanız gerekir, gezegenlerin yörüngesi etrafında döndüğü, kütlesi bir güneşe denk olan merkezi bir nesne(Güneş) olmalı. O zaman Yay takımyıldızındaki yıldızların görünmeyen bir nesnenin etrafında bu denli hızlı bir şekilde hareket etmelerinin en olası ihtimali bu nesnenin karadelik olmasıdır. (Alıntı2 )
Galaksimizin merkezinde görülemeyen ama dört milyon yıldızın kütlesine sahip bir karadeliğin olduğu kabul edilmekte. Astrofizikçiler her galaksinin merkezinde bir karadelik olduğuna inanıyor.
Çok küçük ve çok büyük iki nesne fiziklerinin birleştirilmesine yönelik ilk adım 1974 yılında ünlü fizikçi Stephen Hawking tarafından atıldı. Çok küçük nesneler teorisi, kuantum mekaniğinde boş bir alanın sadece bir araya geldiklerinde var olan ancak hemen sonrasında bir birlerini yok ederek kaybolan parçacık ve anti parçacıklarla dolu olmasını gerektiğini ileri sürer. Bu parçacıklar o kadar kısa sürede var olurlar ki gerçekliğin bir parçası olarak düşünülemezler. Fizikçiler bunlara sanal parçacıklar adını verir. Ancak Stephen Hawking bu parçacıkların evrende gerçek olabilecekleri özel bir yer olduğunu söyler. Bir karadeliğin çevresinde “olay ufku” olarak adlandırılan görünmez bir çizgi vardır. Bu çizginin dışında, karadeliğin çekim gücü ışığı yakalamak için çok zayıftır. Eğer sanal parçacıkların bir çifti olay ufkunun hemen dışında oluşursa, çiftlerden biri yeniden birleşmeye fırsat bulamadan karadelik tarafından çekilir ve eşi gerçek ışıma ( Hawking Işıması ) olarak kaçması için terk eder. Hawking’in bu kuramına göre karadelikler aslında siyah olmamalı ve sürekli zayıf bir ışık saçmalı. (Alıntı3 )
Ama karadelikler o kadar uzakta ki bu zayıf ışınım henüz tespit edilebilmiş değil. Hawking bu teorisinin mantıksal sonucu olarak karadelikler merkezine emdiği her parçacık kadar enerjiyi olay ufkundan dışarı atması gerekir. Ancak bir karadeliğin merkezi ve olay ufku arasında fiziksel bir bağlantı bulunmadığından bu iki süreç bilgi paylaşımına sahip değildir. Leonard suskind’e göre Bu olay temel fizik prensipleri doğrultusunda bakıldığında bir felaket gibi görünmekteydi. Fiziğin temel prensipleri bilgiyi kaybedemezsiniz der. Örneğin içi su dolu bir lavaboya kırmızı mürekkebi damlatalım, lavabonun içine mors kodları şeklinde bir mesaj gönderildiğini düşünün. Bir süre sonra mürekkep su içinde homojen bir şekilde dağılacak ve bilgi yok oldu dersiniz. Ancak fizik bilimine göre bilgi aslında hala oradadır. Eğer her bir molekülü ayrı ayrı takip ederseniz bu mesajı tekrar oluşturabilirsiniz. Yeniden oluşturabilmek ve tüm bu devinimi takip edebilmek insanoğlu için çok zor olabilir, ancak fizik onun orada olduğunu söyler. Bilgi karadeliğin içine gittiğinde ne olur? Stephen'a göre cevap; mürekkepli suyun lavabo giderinden gittiği gibi yok olur. Bu fiziğin en kutsal prensibinin temel bir ihlalidir. (Alıntı4 ) Fakat Stephen Hawking, evrende bu yasanın kırılmış olabileceği özel yerler olduğunu iddia ediyor.
Bir karadeliğin içine düşen şeylere gerçekte ne olur? Basitçe varoluştan silinirler mi, yoksa karadelik onları hatırlar mı? Stephen Hawking’e göre, karadeliklerin yuttukları her şeyi, iz bırakmadan yok ettiklerini savunuyor. Leonard Susskind ise hararetle karşı çıkıyordu. Prof. Leonard Susskind probleme başka bir şekilde baktı. Buna "ölü ve diri paradoksu" dedi. Bu başrollerinde Alice isimli bir astronotun, onun arkadaşı Bob’un ve bir karadeliğin oynadığı kozmik bir düşünce deneyimidir. Bob bir uzaygemisiyle karadeliğin yörüngesine girer e Alice karadeliğin içine atlamaya karar verir. Bob ne görür ve Alice ne görür? Bob, Alice’in karadeliğe düştüğünü, olay ufka yaklaştıkça yavaşladığını ve sonunda duracağını görür. Yani, Bob'un görüş açısından, Alice yüzünde büyük bir gülümsemeyle tamamen hareketsiz durumda görür. Diğer tarafta ise, Alice'in olanlarla ilgili tamamen farklı bir açıklaması var. Ufka doğru açık ve sorunsuz şekilde düşer ve içeriye doğru yaklaştıkça rahatsızlık hissetmeye başlar ve sonunda alice için acı son olur. Aynı olaya ait bu iki açıklama birbiriyle ilgisiz görünüyor. Birinde Alice olay ufkunda takılıp kalır. Diğerinde oraya doğru yelken açar ve ölür. Leonard Susskind bu paradoksun çözümünün sicim teorisi içinde saklı olabileceğini düşündü. Bir uçağın dönen pervanesi çok hızlı döndüğünde sadece göbeği görünür. Basit bir tanecikten daha farklı görünmez. Ama eğer onu dönerken yakalayabilecek kadar yüksek hızlı bir kameranız olsaydı, onda daha önce fark ettiğinizden daha fazlası olduğunu görürdünüz. Sicim teorisinde, basit bir taneciğin titreşimlerin üstünde titreşimleri vardır. Bu durum, bu pervanede de var olan duruma benzer kanatlarının sonunda daha çok pervaneleri vardır. Ve bu pervaneler de, kanatlarının sonunda pervanelere sahiptir, sonsuza kadar her bir pervane bir öncekinden daha hızlı ilerler. Çok çok yüksek hızlı bir kamerayla yakalayabildiğinizde sürekli daha fazla yapının odak noktasına geldiğini görebilirdiniz ve tanecik büyüyor gibi görünebilirdi. Ve bu büyüme sonu gelmeksizin devam edebilirdi ta ki tüm evreni doldurana kadar. Karadelik, Bob ve Alice geri dönelim, fakat bu sefer Alice' in bir sicim teorisi pervanesi tarafından desteklenen bir uçağı var. Alice için değişen fazla bir şey yok. Kokpitte oturuyor ve olay ufkuna doğru uçuyor tüm bu süre boyunca gördüğü tek şey pervanesinin merkez göbeği ve karadeliğin kalbinde yine aynı korkunç kaderi yaşıyor. Bu kez bir miktar uçak enkazı da ona eşlik ediyor. Bob'un gördükleriyse çok farklı, bob önce pervanenin kendisini görür. Sonra pervane yavaşladığında uç pervanelerin ortaya çıkışına şahit olur. Yani pervanenin giderek büyüdüğünü ve sonunda tüm ufku kaplayacak hale geldiğini izler. Artık iki bakış açısı birbiriyle çelişmemektedir. Alice ya karadeliğin merkezinde pelte haline gelir ya da olay ufku boyunca yayılır. Prof. Leonard bu bakış açısına “holografik prensip” adını verdi. Leonard'ın bu fikri karadeliğin olay ufkundaki iki boyutlu görüntünün merkezdeki üç boyutlu nesnenin temsili olduğuna dair fikri bilgi kaybı sorunsalını da çözmüştür. Bir karadeliğe düşen her nesne hem merkezi kütlede, hem de olay ufkundaki yanardöner hologramda izlerini bırakır. Karadeliğe düşen her nesne hem merkez kütlede hem de olay ufkundaki yanardöner hologramda iz bırakır. Karadelik ufuktan Hawking ışınımını emdiğinde bu ışınım içine düşen nesneye bağlanır, yani bilgi kaybı gerçekleşmez. Prof. Leonard’ın bu teoremini Stephen Hawking 2004 yılında ki Dublin bilim fuarında kabul etmiştir.
Prof. Leonard Susskind ’in bu teoremi aslında sadece karadelikler için uygulanmıyor. Bu bizi tüm gerçekliği yeni bir şekilde algılamaya zorlayan bir kuram. Bu kuram bir odada bulunan herkesin ve her şeyin tanımının iki şekilde yapılabileceğini düşünün, biri bildiğimiz üç boyutlu gerçeklik ve diğeri odanın duvarlarındaki tamamen karışmış ama yine de aynı bilgiyi taşıyan holografik görüntüler. Bu fikir ki artık bir fikirden ziyade temel bir fizik prensibi haline geldi. Bilginin evrenin köşelerinde holografik görüntüler şeklinde saklandığını öne sürüyor. Yani üç boyutlu mekân sadece gerçekliğin bir yorumu. Diğer yorum ise milyarlarca ışık yılı uzakta kâinatın bir köşesinde düz bir hologram filmi olarak duruyor. Bu iki gerçekliğin bir arada var olma sebebi fiziğin çözmesi gereken bir bilmece. Bütün bunların ortaya çıkardığı yeni zorluk mekânı anlayabilmek. Bütün bilgiler iki boyutlu hologram şeklinde saklanıyorsa mekân neden üç boyutlu? Bu kargaşayı yaratan ve keskinleştiren şeyler karadelikler. Zira onlar bildiğimiz mekân kavramının var olmadığı yerler.
Alıntı1: Christian Ott Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü astrofizikçi
Alıntı2: Reinhard Genzel Alman astronom Max Planck Fizik Enstitüsü
Alıntı3: Prof. Dr. Stephen Hawking Cambridge Üniversitesi
Alıntı4: Prof. Dr. Leonard Susskind teorik fizikçi Stanford Üniversitesi