Kugelblitz Karadelikleri

Işıktan karadelik olur mu sizce? Kulağa, aldatmacalı, bol kavram karmaşalı bir soru veya çılgınca bir düşünce gibi geliyor. Fakat fizikçiler sadece elektromanyetik radyasyonla bir karadelik oluşturulabileceğini söylemektedirler. Kugelblitz (Almanca: Top şimşek), küresel şimşek veya yıldırım topu anlamına gelir. Bu nedenle ışıktan oluşabilecek karadeliklere de Kugelblitz karadelikleri denilmektedir.

Şekil 1. Bir Kugelblitz
Şekil 1. Bir Kugelblitz. (Kimine göre plazma yapısında, kimine göre kemilüminesan yapıda olduğu söylenen, ne olduğu tam açıklığa kavuşmamış bir şimşek türüdür.)

Karadelikler çok fazla maddenin, çok çok küçük bir hacme sıkışması ile meydana gelir. Tabii burada muazzam bir yoğunluktan söz ediyoruz. Kaldı ki bu yoğunluk sayesinde, evrensel hız limitindeki ışık bile yüzeyinden kaçamaz. Şu klasik örnekle çoğumuz karşılaşmıştır: kg’lık Dünya’yı yaklaşık 8.87 mm yarıçapında (Schwarzchild yarıçapı) bir bilye olacak şekilde sıkıştırırsak, karadelik elde ederiz. Miktarına göre kritik bir hacme kadar sıkışan kütle, artan yoğunluk ve sonuç: Karadelik. Yani çoğumuzun da bildiği gibi, özkütlenin artması ile oluşan bir karadelik…

Einstein sayesinde öğrendiğimiz , bize durgun bir maddenin, kütlesi ile ışık hızının karesinin çarpımı kadar enerji barındırdığını söyler. Maddenin atom gibi yapı taşlarında bile yüksek miktarda enerji vardır. Nükleer enerjinin ve nükleer silahların temelini de bu kütle enerji ilişkisi oluşturur. Yani kütle, enerjinin bir formudur. Bu durumda tersten düşünürsek enerji de kütle gibi, bir diğer deyişle madde gibi davranabilmelidir. Kaldı ki kütle çekimi bize enerji ve madde arasındaki farkı söyleyemez; ikisini de çeker, çünkü kütlenin uzay-zaman dokusunu bükmesi ile bizim kütle çekimi dediğimiz kavram oluşur. Işığın karadelik gibi yüksek kütleler tarafından çekilerek yutulması veya doğrultu değiştirmesi bu yüzdendir.

Şekil 2. Galaksimizin merkezindeki Sgr A* karadeliğinin simüle edilen (solda) ve olay ufku teleskobu ile beklenen görüntüsü.
Şekil 2. Galaksimizin merkezindeki Sgr A* karadeliğinin simüle edilen (solda) ve olay ufku teleskobu ile beklenen görüntüsü.

Kütle-enerji eşdeğerine göre enerji de kütle gibi uzay-zaman dokusunu bükebilmektedir. O halde çok yüksek miktarda ışıkla da bu dokuyu bükebilmek teorik olarak mümkündür. Ancak bir kugelblitz karadeliği oluşturmak için gereken ışık hayal gücümüzü zorlayacak miktarlarda olacaktır. Şimdi meşhur denklem üzerinden hareket edelim.

17.74 mm çapında (Dünya’nın Schwarzchild yarıçapının iki katı) bir olay ufkuna sahip, Dünya'nın kütlesinde bir karadelik oluşturmak için gereken enerji.

J'e karşılık gelecektir. Güneş bir yılda kabaca J enerji yayınlamaktadır. Yani bu enerji, Güneş'in bir yılda verdiği enerjiden neredeyse 45 milyon kat daha fazla enerji.

Yıldız kütleli karadelikler sınıfında ve Güneş'in 14.8 katı kütleye sahip olan Cygnus X-1 için hesaplarsak:

J kadar enerji gerekecektir ( Güneş'in kütlesidir). Cygnus X-1’in olay ufku yaklaşık 88 km çapındadır.

Denkleme kendi kütlenizi koyarak, ne kadar enerjinin kütlenizde bir karadelik oluşturacağını bulabilirsiniz. Tabii yok denebilecek kadar küçücük olan olay ufkunuz ile… 80 kg’lık bir insan için olay ufkunun çapı m’dir. Bir tek protonun çapından, hatta elektronun öngörülen çapından çok çok daha küçük.

Kugelblitz karadeliği oluşabilmesi için bu devasa enerjilere karşılık gelen miktardaki ışığı bir yerde toplayınca karşımıza başka bir nicelik daha çıkar. Çünkü ısı da enerjinin bir formudur ve o bölgede sıcaklık da ekstrem düzeyde olacaktır. İlgili kütleye göre verilen enerji büyüdükçe sıcaklıkta üst limit olarak kabul edilen Planck sıcaklığını bile ( Kelvin) aşabilir. Bu sınırdan sonra da bilinen fizik yasaları geçerliliğini kaybeder. Çünkü yine bir tekillik oluşacaktır.

Şekil 3. Geçerli teoriye göre bir Kugelblitz karadeliğinin, oluşum şekli haricinde, normal bir karadelikten farkı olmayacaktır.
Şekil 3. Geçerli teoriye göre bir Kugelblitz karadeliğinin, oluşum şekli haricinde, normal bir karadelikten farkı olmayacaktır.

Büyük patlama sonucu oluşan bebek evrenin ilk zamanlarında Planck sıcaklığı mertebesindeki sıcaklıklardan bahsediliyor. Galaksi merkezlerindeki süper dev karadeliklerin Kugelblitz formunda oluşabilmesi için gereken sıcaklığı (ve tabii ışığı) siz tahmin edin. Büyük patlama harici evrenin hiçbir anında ve yerinde görülemeyecek bir sıcaklık olacaktır.

Kugelblitz karadelikleri teorik olarak mümkün olabilir. Ancak evrende onları oluşturabilecek bir mekanizma bilinmemektedir. Bununla birlikte normal karadeliklerdeki gibi fizik yasaları çöktüğü için, içlerinde ne olabileceği de bilinmemektedir.

Emir Haliki


Referanslar
1. <https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/multimedia/cygnusx1.html>
2. <http://www.astronomycafe.net>
3. SciShow Space

Emir Haliki

Ege Üniversitesi Fen Fakültesi - Fizik Bölümünde Doktora Sonrası Araştırmacı. Karmaşık sistemler, genetik düzenlenme mekanizmaları ve ağ analizleri çalışma alanı. Aynı zamanda matematik, sayısal çözümleme, biyoloji ve astronomi de ilgi alanları. Bunların yanında zaman zaman amatör olarak gözlemsel astronomi, doğa yürüyüşleri, oyun motorları tasarımları ile ilgileniyor.

Emir Haliki 19 makale yazdıEmir Haliki tarafından yazılan tüm makaleleri gör