Stephen Hawking’in Büyük Keşfi: Hawking Işıması

Kuantum Kuramı‘na göre boşlukta her an çiftler halinde oluşan sanal parçacıklar vardır. Sanal parçacık çiftleri çok kısa bir süre var olduktan sonra birbirlerini derhal yok ettikleri için varlıklarını fiziksel olarak ölçemeyiz. Stephen Hawking, bir kara deliğin olay ufkunda (yani geri dönüşü olmayan noktanın hemen yanında) oluşan bir sanal parçacık çifti düşündü ve kendine şu soruyu sordu: Parçacıklardan biri olay ufkundan içeri girer, diğeri ise kara deliğin çekiminden kaçarsa ne olur?

Hawking kafasından bir hesap yaptı ve bu şekilde bir çok sanal parçacık çifti olması gerektiği sonucuna vardı. Kara deliğin olay ufkunu geçen parçacık için geri dönüş yoktur, o artık bu evrenin bir parçası olamaz; çünkü kara deliğin gölgesine girmiş, sihirli pelerin tarafından sonsuza dek bizim gözlerimizden saklanmıştır. Ama diğer parçacığa ne olacaktır? Hawking bir anda gerçeği kavrar: Diğer parçacık kara delik tarafından evrene hediye edilmiştir. Bunun gibi sayısız parçacık hep birlikte kara deliğin bir tür parıltısı sayılabilecek özel bir ışımaya katkıda bulunmalıydı. Burada şunu anlamak önemli, kara deliğin yakınlarında öyle bir bölge var ki (olay ufkunun çok yakınında), işte bu bölgede kara delik tıpkı sıcak bir cisim gibi parıldıyor! Bugün bu olguya Hawking Işıması denmektedir. Hawking Işıması’nın fizikte ışıma yapan bütün cisimlerin modeli olan kuramsal kara cisim ışımasının tipik özelliklerini taşıdığı ortaya konmuştur.

Kuramsal olarak her şey mantıklı görünmektedir, ama bütün bunların evrende bir karşılığı var mıydı? Hawking hesaplarını defalarca kontrol eder ve hiçbir hata bulamaz. Basit gibi görünen bu fikrin muazzam bir sonucu vardır, her şeyi içine çeken ve yuttuklarını bir daha asla geri vermeyen kara delikler, Hawking Işıması sayesinde kütle kaybederek yavaş yavaş buharlaşmalıydılar. İşte kara delik buharlaşması denilen olgu budur. Hawking, Hawking ışımasının şiddetinin kara deliğin büyüklüğüne bağlı olduğunu da buldu. Buna göre büyük kara deliklerin ışıması çok azdır, bu nedenle büyük kara deliklerin buharlaşması çok çok uzun bir zaman sonra olacaktır. (On üzeri 30 yıldan daha uzun bir süre.) Tersine, küçük kara deliklerin buharlaşması neredeyse saniyeler sürmektedir. Bunun sebebi, küçük kara deliklerin olay ufkunun çapının da küçük olmasıdır. Eğrilikleri daha fazla olacağından, daha çok sanal parçacık yutarlar.

Büyük patlama sırasında çok sayıda minik kara delik oluştuğu düşünülüyor. Ancak küçük kara delikler çoktan buharlaşmışlardır, geriye sadece büyükleri kalmıştır. Onlar da evrendeki bütün yıldızlar söndükten, galaksiler birbirlerini göremeyecek derecede birbirlerinden uzaklaştıktan çok daha sonra buharlaşmaya başlayacaklardır.

İşin tuhafı, Hawking ömrünün ilk yarısını kar adeliklerin var olduğunu, diğer yarısını da olmadığını ispatlamakla geçirdiğini söylemiştir. Teorik olarak kara delikler tam anlamıyla anlaşılabilmiş değildir. Bütün galaksilerin merkezinde milyonlarca hatta milyarlarca güneş kütlesinde devasa kara deliklerin olduğu düşünülmektedir. Samanyolu‘nun merkezinde de böyle bir kara deliğin olduğu düşünülüyor. Gelişmiş teleskoplarla Samanyolu’nun merkezi gözlenmiş, buradaki yıldızların olağanüstü bir hareketlilik içinde olduğu bulunmuştur. Ayrıca yine Samanyolu merkezinde çok büyük bir gaz kütlesinin kara delik tarafından parçalanması da gözlenmiştir.