Bozon yıldızı: Ya karadelik karadelik değilse?

Evrendeki evimiz olan Samanyolu galaksisinin merkezinde karadeliği olduğu düşünülen bölge bilim insanlarını uzun süreden bu yana meşgul ediyor.

15 Temmuz 2017 Cumartesi | Toplum-Yaşam



Bilim-Teknik GÜNDEMİ

HAZIRLAYAN: Doğan Barış ABBASOĞLU


Evrendeki evimiz olan Samanyolu galaksisinin merkezinde karadeliği olduğu düşünülen bölge bilim insanlarını uzun süreden bu yana meşgul ediyor. Astronomların bu uzay cisminin niteliği hakkındaki tahminleri belki de 2017’nin en büyük keşiflerinden biri olabilir.

Bundan çok kısa bir süre önce sadece kağıt üzerinde bir öngörü olan karadeliklerin varlığı artık su götürmez bir gerçek. Evrendeki bu dev kütleler, Einstein’in Genel İzafiyet Teorisince hesaplanmış ve bilim dünyasını uzun yıllar peşinden koşturmuştu.

Şu anda her galaksinin merkezinde dev bir karadelik bulunduğunu biliyoruz. Bu sene galaksimizin merkezindeki süper kütleli karadeliğin ilk direkt fotoğrafını almayı umuyoruz. Bilim dünyası için 2017 yılının en heyecan verici gelişmelerinden biri olacak.

Peki ya bu fotoğrafı elimize aldığımızda orada bir karadeliğin olmadığını görürsek? Ya oradaki karadelik değilse? Ya karadelikler bildiğimiz şekilde karadelik değilse?

Bunlar çok spekülatif sorular gibi görülebilir. Ama bazı bilim insanları karadelikler konusundaki takıntılı durumumuzun bizleri bu cisimlerin başka nitelikler taşıması ihtimaline karşı kör ettiğini düşünüyor.

Ayrıca şunu da belirtmeden geçmeyelim: Karadelikler her ne kadar Genel İzafiyet Teorisinde öngörülüyorsa da Kuantum Mekaniğinin karadelikler için hiçbir açıklaması yok.

Frankfurt Gelişmiş Araştırmalar Enstitüsünden Luciano Rezzolla, New Scientist dergisine yaptığı açıklamada da bu gerçeğe işaret ediyor: “Biz bilim insanları bildiğimiz şeyler konusunda tamamen arogant olma eğilimindeyiz. Ben 10 sene sonra diğerleri gibi arogant, kendine fazla güvenen bir bilim insanı olarak anılmak istemem.”

Tüm komplike yapısına rağmen karadeliğin temel özelliği basit sayılır. Genel İzafiyet Teorisine göre çok yoğun bir kütleye sahip olan cisimler etrafındaki uzay zamanı ışığın dahi kaçamayacağı şekilde bükerler. Bu durum karadeliğin çekim etkisinin ışığın kaçmasını engelleyemediği dış çeperindeki olay ufkuna kadar sürer.

Gerçekte hiçbir zaman bir karadeliğin oluşumuna şahit olmadık. Hiçkimse olay ufkunun ardından bir karadeliğin içinde ne olduğunu bilmiyor. İzafiyet Teorisine göre karadeliğin içine düşen her şey bir tekilliğe ulaşıyor ve sıfır kütle sonsuz yoğunluğa doğru gidiyor. Bazı teorisyenler karadeliğin bilgiyi de tamamen yok ettiğini düşünüyor. (Kuantum Mekaniği açısından böylesi bir durum hiçbir koşulda mümkün değil)

Bilim insanları uzun yıllardır karadeliklerin nasıl oluştuğuna dair teoriler üretiyor. En yaygın olarak kabul gören teoriye göre çok büyük yıldızlar ömürlerinin sonunda çökeldikleri zaman karadelikleri oluşturuyor.

Evrenin ilk oluşum dönemlerinde de galaksileri oluşturan dev nebulaların da aynı şekilde merkezinde çökeldiği ve burada milyonlarca ya da milyarlarca Güneş büyüklüğünde dev karadelikler oluşturduğu düşünülüyor. Samanyolunun merkezindeki Sagittarius A da bunlardan biri. Yapılan hesaplara göre kütlesi 4 milyar Güneş kadar.

Karadeliklerin varlığı konusundaki en güçlü verilerimizden biri de geçtiğimiz sene yerçekimi dalgalarının keşfedilmesi oldu.  Evrendeki en zayıf güç olan yerçekiminin uzay zaman düzlemi içinde dalgalar yarabilmesi için iki dev kütlenin birbiriyle çarpışması gerekiyor. Bilim insanlarının yaptığı hesaplar bu kütlelerin karadeliklerden başka bir şey olamayacağını gösteriyor.

Yerçekimi dalgalarını avlayan LIGO sistemi bugüne kadar üç karadelik birleşmesi olayının ardından ortaya çıkan dalgaları keşfetti.

Ancak bu dev kütleler konusundaki tek açıklama bu değil. Her ne kadar karadelik merkezli bilimsel açıklamalar genel kabul görüyor olsa da gördüklerimiz belki karadelik değil. Bunun başka bir teorik açıklaması da var: Bozon yıldızları.

Bu konuda açıklama yapmak için kısaca bir parçacıklar konusuna girelim. Evrende görebildiğimiz maddelerin tümü temel parçacıklardan oluşuyor. Bunların tümü de fermionlar olarak sınıflandırılıyor.

Bozonlar ise farklı bir tür. 2012’de keşfedilen Higgs bozonu belki de en çarpıcı örneği. Bu bozon parçacıklara kütlelerini veriyor ve diğer bozonlar ise parçacıkların birbirleriyle etkileşiminini sağlıyor. En bilinen bozonlardan biri her gün gördüğümüz bir şey: Işık fotonları.

Fermiyonların birbirleriyle etkileşimi anlamında belli bir sınırı var. Ama bozonların öyle bir sınırı yok. Eğer bir tanrı eliniz olsaydı evredenki tüm bozonları hiçbir sorun olmadan bir araya toplayabilirdiniz. Birbirlerini etkilemeyen bir parçacıkların dev miktarlarda bir araya geldiğinde kollektif bir etki yaratabilecekleri düşünülüyor.

Normal madde bir yıldız oluşturduğunda yerçekiminin neden olduğu basınç nükleer füzyona neden oluyor. Bu şekilde yıldız ışık saçıyor. Ama eğer bu yıldız bozonlardan oluşsaydı öyle orada kozmik patatesler gibi dururdu.

Bilim insanlarının yaptığı hesaplara göre bozon yıldızları da kendi etrafında dönmeli ve çevrelerini etkilemeliler.

Bu bozon yıldızlar ışık yaymadığı için tabii ki görünmezler. Ve dev miktarlarda buluştukları zaman bugün karadelik olarak gözlemlediğimiz etkilere sahip olabilirler.

Aslında bozon yıldızları düşüncesi çok yeni bir teori değil. Ama ortaya ilk çıktığı zaman kesin olarak varlığı bilinen bozon ışık fotonlarıydı. Sonra diğer bozonlar keşfedildi. Bilim insanları evrende başka bozon özelliği gösteren parçacıklar olabileceğini ve bunun da bu bozon yıldızlarının yapıtaşlarını oluşturabileceğini düşünüyor.

LIGO ile ortaya çıkan gerçek uzay zaman üzerinde dev kütlelerin etki yapabileceğiydi. Bilim insanları aynı etkinin iki bozon yıldızı tarafından da yapılabileceğini söylüyor. Ancak maddenin niteliği nedeniyle bir karadelik ve bozon yıldızının şekillerinin farklı olması gerek. Bu da ortaya çıkaracakları etkinin farklı olması sonucunu doğuruyor.

Ne yazık ki LIGO bu farkı anlayabilecek yapıya sahip değil. Bu konudaki ilk verilerin 5 yıl kadar sonra elde edilebileceği düşünülüyor.  

Eğer bu sene içinde olay ufkunu göreceğimiz Sgr A’nın haritasını çıkarabilirsek onun şekli konusunda da bir fikir elde edebiliriz. Eğer karadelik düşünüldüğü gibi küre değilse bugüne kadar karadelikler ile ilgili oluşturduğumuz tüm teoriler çöpe gidecek ve kariyerini bunun üzerine bina eden bilim insanları da büyük bir boşluğa düşecek.

Tabii bu fotoğrafı elde etmemiz de kolay değil. Dünyadaki dengi Londra’da oturup New York’taki bir hardal şişesini gözlemlemeye çalışmak oluyor. Bilim insanları küçük bir leblebiye benzeyen bir şekli göreceklerini düşünüyor. Ama belki de küçük bir donut gibi görünecek. Ve böyle göründüğü zaman 2017 bilim dünyası için çok farklı bir yılı ifade edecek.


Doğru tür BOZON

Bozon yıldızlarının var olması için doğru tür bozonlardan oluşması lazım. 1955 yılında ABDli fizikçi John Wheeler, normal madde yerine yıldızların ışık fotonlarından oluşturup oluşturulamayacağını düşünmüştü. Wheeler yaptığı hesaplarda ortaya çıkardığı bu teorik maddenin adını “Gravitional electromagnetic entities – Yerçekimsel elektromanyetik varlıklar” ya da geonlar koydu. Ancak yapılan hesaplar geonların fotonlar gibi dengesiz olacağı ve kaybolacağını gösterdi.  1960larda Maryland Üniversitesi’nden David Kaup, sıfır dönüşlü bozonların yıldızları oluşturabileceğini hesapladı. O dönemde henüz sıfır dönüşlü bozonlar yoktu. Bu durum 4 Temmuz 2012’de Higgs bozonunun keşfiyle değişti. Bozon yıldızlarını tamamen inkar eden bilim insanları dahi artık bozon yıldızlarından bahsederken çok uzak bir ihtimal diyor. Fakat daha bu konuda birçok engel var. Örneğin Higgs bozonu bir yıldızın temel taşı olamayacak kadar ağır. (bir elektronun 250 bin katı) Çok büyük yıldızların çok hafif parçacıklara sahip olması gerekiyor. Bu konuda bir alternatif de axionlar. Bu teorik parçacık 1970’de ilk defa önerilmiş ve karanlık maddenin yapıtaşı olarak sunulmuştu. Bazı bilim insanları galaksileri bir arada tutan karanlık maddenin galaksi merkezindeki dev karadeliğin de yapıtaşlarından olabileceğini düşünüyordu. Axionlar bugüne kadar keşfedilmedi. Ancak keşfedilmeleri durumunda bozon yıldızları çok daha olası birer uzay cismi olarak karşımıza çıkabilir.


816

YENİ ÖZGÜR POLİTİKA