Stephen Hawking’in 1974’te ortaya koyduğu Hawking radyasyonu, kara deliklerin kuantum etkileri nedeniyle çok zayıf bir termal ışıma yayabileceğini gösterir. Bu ışıma kara deliğin zamanla enerji ve kütle kaybetmesine ve yeterince uzun bir sürenin sonunda buharlaşmasına yol açabilir.
Hawking Radyasyonu Nedir ve Kara Delikler Nasıl Buharlaşır?
Kara delikler, çok güçlü kütleçekimleri nedeniyle ışığın bile kaçamadığı gökcisimleridir. Ancak Stephen Hawking, 1974 yılında kuantum fiziğini kara deliklerin çevresindeki uzay-zamana uyguladığında, onların tamamen karanlık olmadığını gösterdi.
Kuantum fiziğine göre boş uzay gerçekte bütünüyle boş değildir. Uzayı dolduran kuantum alanları sürekli dalgalanır. Bir kara deliğin güçlü kütleçekimi ise çevresindeki uzay-zamanı büyük ölçüde eğer. Hawking, kuantum alanlarının bu eğri uzay-zamandaki davranışını hesapladığında, uzaktaki bir gözlemcinin kara deliğin çevresinden gelen termal bir parçacık akışı algılayacağını gösterdi. Bu ışımaya bugün Hawking radyasyonu ya da Hawking ışıması denir.
Bu radyasyonu oluşturan parçacıklar enerji taşır ve bu enerji kara deliğin toplam enerjisinden gelir. Dolayısıyla kara delik Hawking radyasyonu yaydıkça enerji ve buna karşılık gelen miktarda kütle kaybeder.
Kara deliklerin Hawking radyasyonu yayma hızı kütlelerine bağlıdır. Büyük kara delikler çok daha soğuktur ve bu nedenle son derece az radyasyon yayarlar. Örneğin Güneş kütlesindeki bir kara deliğin Hawking sıcaklığı yaklaşık 60 nanokelvindir.
Bu değer, bugün evreni dolduran kozmik mikrodalga arka plan ışımasının yaklaşık 2,7 kelvinlik sıcaklığından çok daha düşüktür. Bu nedenle günümüzde böyle bir kara delik, Hawking radyasyonuyla dışarı verdiğinden daha fazla enerjiyi çevresindeki ışımadan soğurur. Başka bir deyişle, yıldız kütleli kara deliklerin bugün belirgin biçimde buharlaşmasını beklemeyiz.
Ancak evren genişledikçe kozmik arka plan ışıması giderek soğur. Çok uzak bir gelecekte çevre yeterince soğuduğunda kara delik dışarı verdiğinden daha fazla enerji alamaz hale gelir. Bundan sonra Hawking radyasyonu nedeniyle net olarak kütle kaybetmeye başlar.
Kara delik küçüldükçe sıcaklığı yükselir. Sıcaklığı yükseldikçe daha fazla radyasyon yayar ve kütlesini daha hızlı kaybeder. Böylece başlangıçta son derece yavaş olan buharlaşma süreci, kara delik küçüldükçe giderek hızlanır.
Yine de bu süreç olağanüstü uzun sürer. Güneş kütlesindeki bir kara deliğin tamamen buharlaşması yaklaşık 10 üzeri 67 yıl alabilir. Daha büyük kara deliklerin ömrü ise çok daha uzundur.
Hawking Radyasyonu İçin Olay Ufku Gerekli mi?
2023 yılında Michael Wondrak, Walter van Suijlekom ve Heino Falcke, Hawking radyasyonuna benzer parçacık üretiminin yalnızca olay ufkuna bağlı olup olmadığını araştırdı.
Ekip, güçlü elektrik alanlarının parçacık çiftleri oluşturmasına yol açan Schwinger etkisinden esinlendi. Schwinger etkisinde yeterince güçlü bir elektrik alan, elektron ve pozitron gibi parçacık çiftlerinin ortaya çıkmasını sağlar. Araştırmacılar benzer bir etkinin güçlü kütleçekim alanlarında da ortaya çıkabileceğini düşündü.
Yaptıkları hesaplamalara göre uzay-zamanın güçlü biçimde eğrilmesi kuantum alanlarından parçacık üretimine yol açıyordu. Üstelik bunun için mutlaka bir olay ufkuna gerek yoktu.
Bu fikir önemli bir olasılık doğuruyordu. Çünkü nötron yıldızları ve beyaz cüceler kara delik değildir ve olay ufukları yoktur; buna rağmen büyük kütleleri çevrelerindeki uzay-zamanı eğer. Eğer aynı mekanizma bu cisimlerde de çalışıyorsa, onlar da zamanla enerji ve kütle kaybedebilir. Araştırmacılar 2025 yılında bu olasılığın ne anlama geleceğini hesapladı.
Her Şeyin Sonu Buharlaşmak mı?
2025 tarihli çalışmada ekip, kara delik olmayan gökcisimlerinin bu süreç nedeniyle ne kadar süre varlığını sürdürebileceğini araştırdı.
Sonuçlara göre bir nötron yıldızının ömrü yaklaşık 10 üzeri 68 yıl, bir beyaz cücenin ömrü ise yaklaşık 10 üzeri 78 yıl olabilir. Bu süreler akıl almaz derecede uzun olsa da sonsuz değildir.
Eğer araştırmacıların önerdiği mekanizma gerçekten işliyorsa, çok uzak gelecekte yalnızca kara delikler değil, başka gökcisimleri de yavaş yavaş enerji kaybederek ortadan kalkacaktır.
Ancak bu henüz kesinleşmiş bir sonuç değildir. Çalışma belirli bir teorik modele dayanıyor ve fizikçiler bu mekanizmanın nasıl yorumlanması gerektiğini tartışmayı sürdürüyor. Bu nedenle şimdilik söyleyebileceğimiz şey, yeni araştırmaların evrendeki maddenin çok uzak gelecekte nasıl yok olabileceğine dair yeni bir olasılık ortaya koyduğudur.
Okuma Önerisi: Stephen Hawking Neden Bir Nobel Ödülü Kazanamadı?
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- Everything in the Universe Is Doomed To Evaporate – Hawking’s Radiation Theory Isn’t Limited to Black Holes ; Bağlantı: Everything in the Universe Is Doomed To Evaporate – Hawking’s Radiation Theory Isn’t Limited to Black Holes (scitechdaily.com) ; Yayınlanma tarihi: 3 Haziran 2023
- Objects in Our Universe Evaporate Faster than Thought, Scientists Say. Yayınlanma tarihi: 12 Mayıs 2025. Kaynak site: Science News. Bağlantı: Objects in Our Universe Evaporate Faster than Thought, Scientists Say
- Page, Don. (2005). Hawking Radiation and Black Hole Thermodynamics. New Journal of Physics. 7. 10.1088/1367-2630/7/1/203.
- Falcke, Heino & Wondrak, Michael & van Suijlekom, Walter. (2025). An upper limit to the lifetime of stellar remnants from gravitational pair production. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. 2025. 10.1088/1475-7516/2025/05/023.
Küçük Bir Not
Matematiksel, matematik ve bilime olan ilgiyi artırmak amacıyla kurulmuş bağımsız bir platformdur. Önceliğimiz matematik olsa da zamanla bilimin farklı alanlarından yazılara da yer vermeye başladık. Sitemizi sürdürebilmemizin temel gelir kaynağını reklamlardan sağlıyoruz. Bu sayede içeriklerimizi ücretsiz olarak okurlarımıza ulaştırmaya devam ediyoruz. Yazılarımızı paylaşarak bize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
