Uzayda zaman içinde meydana gelen karadelikler, isminin aksine siyah bir yapıda değildir. Uzay içinde yer alan karadelikler, gök cisimleri gibi ışımalar yapar ve bunlar Hawking ışıması olarak isimlendirilir. İsmini ünlü bilim adamı Stephen Hawking’den almıştır. Hawking karadeliklerin termal özelliklerine bu sayede bir açıklık getirmiştir. Hawking Işımasını anlamak için öncelikle karadeliklerin bir takım özelliklerini bilmek gerekir. Bir gök cisminin çekim alanından kurtulabilmek için aşılması gereken ilk hıza kurtulma hızı denir. Örnek verecek olursak; yeryüzünden saniyede yaklaşık olarak 11 kilometre hıza uzaklaşan bir cismin Dünya’nın çekim etkisinden kurtulması mümkündür. Karadelikleri diğer bazı gök cisimlerinden ayıran en belirgin özellik ise etraflarında bir olay silsilesinin oluşması durumudur. Olaylar silsilesi karadeliği çevrelemiş olan küresel bir yüzey şeklindedir ve bu yüzeyden kurtulma hızı maddenin ışık hızına eşit bir seviyededir. Görelilik kuramında bahsedildiği üzere ışık hızını aşmak mümkün olmadığı için bir kere olaylar silsilesini geçip karadeliğe düşmüş olan bir cisim bir daha karadelikten geriye çıkamaz. Öyle ise karadeliklerin ışıma yapması gibi bir durum nasıl oluyor da mümkün oluyor?
Hawking ışıması şeklinde nitelendirilen süreç boş uzayda bulunan kuantum dalgalanmalarının sonucunda madde ve antimadde çiftinin oluşması ile başlamaktadır. Bazen olay silsilesinin yakınında oluşan bir parçacık karadelikten uzaklaşır, diğeri biriyse karadeliğin içine düşerek yok olur. Bu sürecin sonunda ise karadeliğin dışında kalan parçacıklar pozitif bir enerji düzeyine sahip olduğu için karadeliğin enerjisi, kütlesinin azalmasından dolayı azalır. Karadelik mekaniği yasaları ile termodinamik yasaları arasında bu anlamda çok büyük benzerlikler bulunmaktadır. Bu tür benzerlikler kullanılıp karadeliklerin sıcaklığını olay silsilesinde kütle çekim alanı ile ilişkilendirmek mümkün olmaktadır. Bir karadeliğin meydana geldiği alanın çapı karadeliğin kütlesi ile doğru orantılı bir şekilde artarken karadeliğin kütleçekim alanının büyüklüğü ise karadeliğin kütlesi ile ters orantılı olarak azalmaktadır.
Dolayısıyla kütlesi küçük bir değerde olan karadelikler daha sıcak olmaktadır ve daha çok ışıma yapmaktadırlar. Bu nedenle bir karadelik ışıma yapıp kütle kaybettikçe bu oranda sıcaklığının artacağı ve daha yüksek hızda kütle kaybetmeye başlayacağı anlamına gelmektedir. Kütlesi Güneş’in kütlesi kadar olan bir karadelik, yaklaşık olarak 1 Kelvin’in milyarda biri kadar bir sıcaklığa sahiptir. Bu büyüklükte ve çevresinden yalıtılmış olan bir karadeliğin ışımalar ile yok olması yaklaşık olarak 1067 yıl sürer. Kütlesi Ay’ın kütlesi kadar olan bir karadelik yaklaşık olarak 2,7 Kelvin, yani kozmik art alanı ışımasının sıcaklık değeri kadar olmaktadır.
Kaynakça:
Bilim ve Teknik Dergisi
Yazar: Taner Tunç