ASTRONOMİYA

QARA DƏLİKLƏR

Qaradəlik məvhumunun tarixi nə vaxtdan başlayır? Qaradəlik məvhumu ilə ümumi nisbilik nəzəriyyəsi arasında nə əlaqə var? Qaradəlik ancaq bir fərziyyədirmi?

Kosmologiyanın gündəliyini müəyyən edən məvhumlardan biri də qaradəliklərdir. Bu adı icad edən Con Velerdir. Mövzu Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsindən götürülmüşdür. Bu mövzuda iki böyük aparıcı alim S. Havkinq və R. Penrousdur. Havkingin vurğuladığı kimi “ümumi nisbilik hər müşahidə ilə ahəng təşkil edən gözəl bir nəzəriyyədir.” Qara dəliklərin varlığı demək olar ki, müşahidə olundu. (R. Penrous, 1994)

Kainat anlayışımız dəyişdi. Qədimdə bundan 200-300 il əvvəl müşahidəsini gözləyən bir maddə tapılırdı və sonra isə kəşf edilirdi. İndi isə əvvəlcə nəzəriyyəsi və riyaziyyatı tapılır, ondan sonra da kəşf edilir. XX əsrin sonlarında başqa ulduzlar ətrafında fırlanan qırxa yaxın planet tapıldı. Bu planetlərin heç biri həqiqətən müşahidə edilməmişdir, yəni müşahidə edilərək kəşf edilməmişdir. Bunların varlığı asılı olduqları ulduza olan cazibə qüvvələri ilə hesablanmışdır. Nyuton qanunları ilə bunu bacara bilirik. Qısaca, riyazi vasitələrlə görünməyən planetin varlığını və orbitini təyin edə bilirik. Qaradəlik nəzəriyyəsi də belə bir əsasa arxalanır.

Albert Eynşteyni Qaradəliyinin könülsüz ixtiraçısı saymaq olar. Qaradəlik möhtəşəm bir ulduz öldükdə fəza ilə zamanın birləşdiyi ölü bir andır.

Albert Eynşteynin kütlə cazibə tənlikləri qaradəlik anlayışının əsasıdır, ancaq qəribə burasıdır ki, Eynşteyn bu tənlikləri qaradəliklərin olmaması üçün istifadə etmişdir.

Eynşteyn 1939-cu ildə “Annals of mathematics” jurnalında Çox Sayıda Kütlədən İbarət Kürə Simmetrik Ətalət Bir Sistem Üzərinə adlı məqalə dərc etdi. Eynşteyn bu məqaləsində qaradəliklərin, yəni çox olduğu üçün içindən işığın belə keçməsinin qarşısını alan göy cisimlərinin olmayacağını yazırdı. Bunun üçün də özünün 1916-cı ildə dərc etdirdiyi ümumi nisbilik və kütlə cazibə nəzəriyyəsini istifadə etdi. Qəribədir ki, bu nəzəriyyə yalnız qaradəliklərin olma ehtimalı üçün deyil, həm də eyni zamanda bir çox göy cismi üçün labüd olduğunu göstərmək üçün istifadə olunur. Eynşteynin qaradəlikləri rəddindən bir neçə ay sonra, ona istinad etmədən C. Robert Oppenhaymer və tələbəsi Snayder, Davamlı Kütlə Cazibəli Büzülmə adlı məqalə dərc etdilər. Bu araşdırma, Eynşteynin nisbilik nəzəriyyəsini müasir fizikada ilk dəfə qaradəliklərin necə yarandığını göstərmək üçün istifadə edirdi. Əgər təzyiq, çökməyə dayanacaq qədər güclü deyilsə, ulduzun radisunun yavaş-yavaş kiçilməsi gözlənilir. 1939-cu ildə Oppenhaymer və Snayderin hesabladıqları nəzəriyyənin dediyi də bu idi. Eynşteyn tənliklərinin həllərinin bir qaradəliyi müəyyən edən ilk açıq nümunəsi bu araşdırma idi. Burada nümunə çökən bir toz buludu ilə əlaqəli verilmişdi. İçəridə bir fərdilik olmaqla birlikdə bu, hadisə üfqü ilə əhatəli olduğu üçün xaricdən görülə bilməz. Bu üfüq öz içindəki hadisələrin, xaricdəki sonsuza siqnal göndərə bilmədiyi bir müstəvidir.

Eynşteyn kvant statistikasını icad edərkən o vaxtlar çox tanınmayan hind fizik Satyendra Nat Bousdan 1924-cü ilin iyununda aldığı bir məktubdan təsirləndi. Bousun məktubu ilə birlikdə bir İngilis elm jurnalının rədd etdiyi bir məqalə mətni də gəldi. Eynşteyn məqaləni oxuduqdan sonra Alman dilinə tərcümə etdi və məşhur bir fizika jurnalına göndərdi. Eynşteyn niyə məqalənin əhəmiyyətli olduğunu düşündü? 20 il boyunca elektromaqnetik şüalanmanın təbiəti ilə məşğul olurdu, xüsusilə kənarı ilə eyni istilikdəki bir qabın içinə sıxışdırılmış şüalanma ilə. Əsrin əvvəlində Alman fizik Maks Plank, bu “qara cisim” şüalanmasının fərqli dalğa uzunluqlarının ya da rənglərinin ümumiyyətlə necə dəyişdiyini göstərən riyazi bağlantını tapmışdı. Şüalanma spektrumunun formasının qabın kənarlarının düzəldildiyi maddədən asılı olmadığı məlum oldu. Şüalanmanın ancaq istilikdən asılıdır. Qara cisim şüalanmasının bir nümunəsi bütün kainatın qabın yerinə keçdiyi şəraitdə böyük partlayışdan sonra artıq qalan fotonlardır. Bu fotonların istiliyi 2.7260002 Kelvindir.

Bous az çox təsadüflə qara cisim şüalanmasının statistiki mexanikasını hesablamışdı. Yəni Bous, Plank qanununu, riyazi olaraq kvant mexanikasından çıxarmışdı. Elə bu da Eynşteynin nəzərini cəlb etmişdi. Ancaq Eynşteyn məsələni daha irəli apardı. Bousun fotonlar üçün istifadə etdiyi metoda bənzər bir yolla ağır molekulların qazının statistiki mexanikasını dəqiqləşdirməkdə istifadə etdi. Plank qanununun bənzərini bu durum üçün hesabladı. Beləliklə də qəribə bir şey icad etdi: hissəcik qazı, Bous-Eynşteyn statistikasına uyğun olaraq soyudularsa, müəyyən kritik bir temperaturda bütün molekullar ani olaraq özlərini degenerasiya edərlər. Bu da Bous-Eynşteyn sıxlaşması adlanır. Bəs kvant statistikasının ulduzlarla əlaqəsi nədir? Əsrin əvvəllərində astronomlar, kiçik və qeyri-müəyyən qəribə bir ulduz sinifi haqqında yazmağa başladı: Bəyaz Cırtdanlar. Bunlar Günəşlə eyni kütləyə sahibdir. İşığının 360-da birini yayan ən parlaq ulduz Siriusla bərabər olan ulduzlardır. Bəyaz cırtdanlar müəzzəm dərəcədə yoğun olmalı idi. Siriusun bərabərindəki cırtdan sudan 61 dəfə daha yoğun idi. Nə idi bu qərib göy cisimləri? Bu vaxtı Ser Artur Eddinqton meydana çıxır. Eddinqton ilk dəfə bu bəyaz cırtdanlar haqqında daha doğru və dəqiq araşdırmalar aparmışdı. Bununla yanaşı Ceyms Çadvik, Fritz Zviki, Lev Landau, Nils Bor kimi araşdırmaçı alim fiziklər də qaradəliklər haqqında önəmli fikirlər irəli sürdülər. Daha sonra II Dünya Müharibəsi başladı və bu istiqamətdə araşdırmalar bir az dayandı. Yalnız 1960-cı illərdə ulduzların gizli taleyi alimlərin marağını yenidən cəlb etdi.

Qaynaq:

1.Bernstein,Jeremy 1996, Bilim ve Teknik, Eylül 1996 346. sayı

2.Hawking,Stephen, Qara Dəliklər və Minik Kainatlar (1993)

3.Hawkingi,Stephen, Qoz Qabığındakı Kainat (2001)

4.Osserman,Robert; Kainatın Şeri (1995)

5.Penrose,Roger; Böyük,Kiçik və İnsan Zehni (1998)

6. Penrose,Roger; Fizikanın Əsrarı (1989)

7. atominsan.com