Yapay Bir Karadelikte Hawking Radyasyonu İncelendi

Öne Çıkanlar

Kredi: Shutterstock

Kara delikler, uzayda yer çekiminin çok güçlü olduğu bölgelerdir – o kadar güçlü ki, ışık dahil, onlara giren hiçbir şey kaçamaz. Teorik tahminler, olay ufku olarak bilinen kara delikleri çevreleyen bir yarıçap olduğunu öne sürüyor. Bir şey olay ufkunu geçtikten sonra, yerçekimi merkezine yaklaştıkça güçlendiği için artık bir kara delikten kaçmak imkansız hale geliyor.

Teorik fizikçi Stephen Hawking, içlerinden hiçbir şey kaçamazken, kara deliklerin kendiliğinden Hawking radyasyonu olarak bilinen sınırlı miktarda ışık yaydığını tahmin etti . Tahminlerine göre, bu radyasyon kendiliğinden ortaya çıkan sanal parçaçcıklardan meydana gelmektedir.

Technion-İsrail Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda Hawking’in teorik tahminlerini test etmeyi amaçlayan bir çalışma yürüttüler . Daha spesifik olarak, Hawking radyasyonunun laboratuar ortamında oluşturulan “yapay bir kara delikteki” eşdeğerinin sabit olup olmadığını incelediler.

Çalışmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Jeff Steinhauer ” Olay ufkunun içine girerseniz , ışık için bile dışarı çıkmanın bir yolu yok” dedi. “Hawking radyasyonu , ışığın zar zor kaçabildiği olay ufkunun hemen dışında başlıyor . Bu gerçekten garip çünkü orada hiçbir şey yok; boş uzay. Yine de bu radyasyon hiçbir şeyden başlıyor, dışarı çıkıyor ve Dünya’ya doğru gidiyor.”

Steinhauer ve meslektaşları tarafından oluşturulan yapay kara delik yaklaşık 0,1 milimetre uzunluğundaydı ve nispeten az sayıda atom olan 8000 rubidyum atomundan oluşan bir gazdan oluşuyordu. Araştırmacılar her fotoğrafını çektiğinde, kara delik yok edildi. Zaman içindeki evrimini gözlemlemek için kara deliği üretmeleri, bir fotoğrafını çekmeleri ve sonra başka bir tane yaratmaları gerekiyordu. Bu süreç aylarca defalarca tekrarlandı.

Araştırmacılar, analog bir kara delikte sabit Hawking radyasyonu gözlemliyorlar
Araştırmacılar tarafından oluşturulan analog kara delik. Kredi: Kolobov ve diğerleri.

Bu analog kara delik tarafından yayılan Hawking radyasyonu, ışık dalgalarından ziyade ses dalgalarından oluşmakta. Rubidyum atomları ses hızından daha hızlı akar, bu nedenle ses dalgaları olay ufkuna ulaşamaz ve kara delikten kaçamaz. Olay ufkunun dışında ise, gaz yavaşça akar, böylece ses dalgaları serbestçe hareket edebilir.

Steinhauer, “Rubidyum ses hızından daha hızlı akıyor ve bu, sesin akışa karşı gelemeyeceği anlamına geliyor” dedi. “Diyelim ki akıntıya karşı yüzmeye çalışıyordunuz. Eğer bu akıntı yüzebileceğinizden daha hızlı gidiyorsa, o zaman ilerleyemezsiniz, geri itilirsiniz çünkü akış çok hızlı ve ters yönde hareket ediyor, yani siz bir kara deliğe sıkışmışsınız ve olay ufkuna içeriden ulaşmaya çalışıyorsunuz.

Hawking’in tahminlerine göre, kara deliklerin yaydığı radyasyon kendiliğinden meydana gelmektedir. Önceki çalışmalarından birinde Steinhauer ve meslektaşları, oluşturdukları yapay kara delikte bu tahmini doğrulamayı başardılar. Yeni çalışmalarında, kara deliklerinden yayılan radyasyonun da sabit olup olmadığını (yani zamanla sabit kalıp kalmadığını) araştırmaya başladılar.

Steinhauer, “Bir kara deliğin, esasen sabit bir kızılötesi radyasyon (yani kara cisim radyasyonu) yayan sıcak bir cisim olan siyah bir cisim gibi yayılması gerekiyor,” dedi. “Hawking, kara deliklerin tıpkı normal yıldızlar gibi olduğunu ve sürekli olarak belirli bir tür radyasyon yaydığını öne sürdü. Çalışmamızda doğrulamak istediğimiz şey buydu ve yaptık.”

Hawking radyasyonu, foton çiftlerinden (yani sanal parçaçcık çifterinden) oluşur, parçacıklardan biri bir kara delikten kaçar ve diğeri ise onun içine düşer. Steinhauer ve meslektaşları, yarattıkları analog kara delikten yayılan Hawking radyasyonunu belirlemeye çalışırken, biri kara delikten kaçan ve diğeri kara delikte hareket eden benzer ses dalgası çiftlerini aradılar. Bu ses dalgası çiftlerini belirledikten sonra , araştırmacılar aralarında sözde korelasyon olup olmadığını belirlemeye çalıştılar.

Steinhauer, “Bu korelasyonları görmek için çok fazla veri toplamamız gerekiyordu” dedi. “Böylece, deneyin 97.000 tekrarını aldık; toplamda 124 günlük sürekli ölçüm.”

Genel olarak bulgular, Hawking’in öngördüğü gibi kara deliklerin yaydığı radyasyonun sabit olduğunu doğruluyor gibi görünüyor. Bu bulgular öncelikle oluşturdukları analog kara delik için geçerli olsa da, teorik çalışmalar bunların gerçek kara deliklere de uygulanıp uygulanamayacağını doğrulamaya yardımcı olabilir.

Steinhauer, “Çalışmamız aynı zamanda önemli soruları da gündeme getiriyor, çünkü analog kara deliğin tüm yaşamını gözlemledik, Hawking radyasyonunun nasıl başladığını da gördük” dedi. “Gelecekteki çalışmalarda, gözlemlediğimiz gibi ‘gerçek’ Hawking radyasyonunun sıfırdan başlayıp sonra birikip artmadığını görmek için, sonuçlarımızı gerçek bir kara delikte ne olacağına dair tahminlerle karşılaştırmaya çalışabiliriz.”

Araştırmacıların deneyleri sırasında bir noktada, analog kara deliği çevreleyen radyasyonun çok güçlü hale geldiğini gördüler, çünkü kara delik ‘iç ufuk’ olarak bilinen fenomeni oluşturdu. Einstein’ın genel görelilik teorisi olay ufkuna ek olarak bir iç ufuk öngörüyor. İç ufuk, merkeze daha yakın başka bir bölgeyi belirleyen kara deliklerin içindeki bir yarıçaptır .

İç ufkun içindeki bölgede yerçekimi kuvveti çok daha düşüktür, bu nedenle nesneler serbestçe hareket edebilir ve artık kara deliğin merkezine doğru çekilmez. Yine de iç ufuktan ters yönde geçemedikleri için (yani olay ufkuna doğru ilerledikleri için) kara deliği terk edemiyorlar.

Steinhauer, “Esasen, olay ufku bir kara deliğin dış küresidir ve onun içinde iç ufuk denen küçük bir küre vardır” dedi. “Eğer iç ufka düşerseniz, o zaman hala kara deliğe sıkışmış olursunuz, ama en azından bir kara delikte olmanın tuhaf fiziğini hissetmezsiniz. Daha ‘normal’ bir ortamda olursunuz, yerçekimi daha düşük olacağı için, artık onu çekimi hissetmeyebilirsiniz. “

Bazı fizikçiler, analog bir kara delikte oluşturulan iç ufkun, yaydığı radyasyonun daha güçlü hale geleceğini tahmin etmişlerdir. İlginç bir şekilde, Technion’daki araştırmacılar tarafından oluşturulan analog kara delikte olan da tam olarak budur. Bu çalışma böylece diğer fizikçilere iç ufuk oluşumunun kara deliğin Hawking radyasyonunun yoğunluğu üzerindeki etkisini araştırmaları için ilham verebilir.

Bu yazı Astraphysic.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı Phys.org sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astraphysic.com içerik izinlerine tabidir. Astraphysic.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.

Kaynak : “https://phys.org/news/2021-02-stationary-hawking-analog-black-hole.html”

Çeviri: Sinan YAVUZ

Diğer Yazılar

Okuyucu Yorumları

Bir Cevap Yazın

Popüler İçerikler