Araştırmacılardan oluşan bir ekip, Stephen Hawking’in karadeliklerin Hawking radyasyonu yoluyla buharlaşmasıyla ilgili öngörüsünü, önemli bir değişiklik sağlasalar da doğruladı. Araştırmalarına göre, olay ufku (hiçbir şeyin bir kara deliğin çekimsel çekiminden kaçamayacağı sınır), Hawking radyasyonu üretmede daha önce inanıldığı kadar önemli değil. Yerçekimi ve uzay-zamanın eğriliği bu süreçte önemli roller oynar. Bu içgörü, Hawking radyasyonunun kapsamını evrendeki tüm büyük nesneleri kapsayacak şekilde genişletiyor ve yeterince uzun bir süre boyunca evrendeki her şeyin buharlaşabileceğini ima ediyor.
Araştırmalar, Stephen Hawking’in Hawking radyasyonuyla buharlaşan kara delikler konusunda çoğunlukla haklı olduğunu gösteriyor. Ancak çalışma, olay ufkunun bu radyasyon için gerekli olmadığını ve yerçekimi ile uzay-zaman eğriliğinin önemli rol oynadığını vurguluyor. Bulgular, yalnızca kara deliklerin değil, tüm büyük nesnelerin benzer bir radyasyon süreci nedeniyle sonunda buharlaşabileceğini gösteriyor.
Radboud Üniversitesi’nden Michael Wondrak, Walter van Suijlekom ve Heino Falcke tarafından yapılan yeni teorik araştırma, Stephen Hawking’in kara delikler konusunda tamamen olmasa da haklı olduğunu gösterdi. Hawking radyasyonu nedeniyle kara delikler sonunda buharlaşacak, ancak olay ufku sanıldığı kadar önemli değil. Yerçekimi ve uzay-zamanın eğriliği de bu radyasyona neden olur. Bu, yıldızların kalıntıları gibi evrendeki tüm büyük nesnelerin sonunda buharlaşacağı anlamına gelir.
Stephen Hawking, kuantum fiziği ile Einstein’ın yerçekimi teorisinin zekice bir kombinasyonunu kullanarak, parçacık çiftlerinin kendiliğinden yaratılmasının ve yok edilmesinin olay ufkunun yakınında (bu noktanın ötesinde bir cismin yerçekimi kuvvetinden kaçışın olmadığı nokta) olması gerektiğini savundu.[{” attribute=””>black hole). A particle and its anti-particle are created very briefly from the quantum field, after which they immediately annihilate. But sometimes a particle falls into the black hole, and then the other particle can escape: Hawking radiation. According to Hawking, this would eventually result in the evaporation of black holes.
Schematic of the presented gravitational particle production mechanism in a Schwarzschild spacetime. The particle production event rate is highest at small distances, whereas the escape probability [represented by the increasing escape cone (white)] uzak mesafelerde en yüksektir. Kredi: Fiziksel İnceleme Mektupları
Sarmal
Bu yeni çalışmada, Radboud Üniversitesi’ndeki araştırmacılar bu süreci tekrar gözden geçirdiler ve bir olay ufkunun varlığının gerçekten çok önemli olup olmadığını araştırdılar. Kara deliklerin çevresinde bu tür parçacık çiftleri oluşursa ne olacağını incelemek için fizik, astronomi ve matematikten teknikleri birleştirdiler. Çalışma, yeni parçacıkların bu ufkun çok ötesinde de yaratılabileceğini gösterdi. Michael Wondrak: “Tanınmış Hawking radyasyonuna ek olarak, radyasyonun yeni bir formunun da olduğunu gösteriyoruz.”
Her şey buharlaşıyor
Van Suijlekom: “Bir kara deliğin çok ötesinde, uzay-zamanın eğriliğinin radyasyon yaratmada büyük bir rol oynadığını gösteriyoruz. Parçacıklar zaten yerçekimi alanının gelgit kuvvetleri tarafından orada ayrılıyor.” Daha önce olay ufku olmadan hiçbir radyasyonun mümkün olmadığı düşünülürken, bu çalışma bu ufkun gerekli olmadığını göstermektedir.
Falcke: “Bu, ölü yıldızların kalıntıları ve evrendeki diğer büyük nesneler gibi olay ufku olmayan nesnelerin de bu tür radyasyona sahip olduğu anlamına gelir. Ve çok uzun bir süre sonra bu, evrendeki her şeyin tıpkı karadelikler gibi sonunda buharlaşmasına yol açar. Bu sadece Hawking radyasyonu anlayışımızı değil, aynı zamanda evrene ve geleceğine bakışımızı da değiştiriyor.”
Araştırma 2 Haziran’da yayınlandı. Fiziksel İnceleme Mektupları Amerikan Fizik Derneği (APS) tarafından.
Referans: Michael F. Wondrak, Walter D. van Suijlekom ve Heino Falcke tarafından yazılan “Gravitational Pair Production and Black Hole Evaporation”, 2 Haziran 2023, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.221502
Michael Wondrak, Radboud Üniversitesi’nde mükemmellik bursiyeri ve kuantum alan teorisi uzmanıdır. Walter van Suijlekom, Radboud Üniversitesi’nde Matematik Profesörüdür ve fizik problemlerinin matematiksel formülasyonu üzerinde çalışmaktadır. Heino Falcke, Radboud Üniversitesi’nde ödüllü bir Radyo Astronomi ve Astropartikül Fiziği Profesörüdür ve bir kara deliğin ilk resmini tahmin etme ve yapma konusundaki çalışmalarıyla tanınmaktadır.