Kara Deliklerden Enerji Elde Etmek Mümkün mü?


Kara delik; astrofizikte, çekim alanı her türlü maddesel oluşumun ve ışınımın kendisinden kaçmasına izin vermeyecek derecede güçlü olan, büyük kütleli bir gök cismidir. Kara delik, uzayda belirli nicelikteki maddenin bir noktaya toplanması ile meydana gelen bir nesnedir de denilebilir. Kara delikler, evrenin bilinmezliğini koruyan oluşumlar arasında yer alıyor.



Yeni yapılan bir çalışmaya göre kara deliklerden, manyetik alan hatları kullanılarak enerji toplamak mümkün görünüyor.


Kara deliklerden enerji toplama konusunda bilim insanları son 50 yıldır çalışma yürütüyor. Stephan Hawking’in kuantum mekanik yayılma yoluyla; Nobel ödüllü fizikçi Roger Penrose’un ise parçacık ayrışması yoluyla kara deliklerden enerji toplama çalışmaları bulunuyor.


Columbia Üniversitesi’nden (ABD) Luca Comisso ve Adollfo Ibanez Üniversitesi’nden (Şili) Felipe Asenjo’nun Physical Review D bülteninde yeni yayımlanan ortak çalışmasına göre ise olay ufkunun yakınındaki manyetik alan hatları kırılıp birleştirilerek kara deliklerden enerji çıkarmak mümkün görünüyor.


1969 yılında ünlü İngiliz fizikçi Roger Penrose tarafından bir fikir olarak ortaya atılan ve Dünya dışı bir uygarlığın kara deliği kullanarak nasıl enerji üretebileceğini araştıran düşünce deneyi, Glasgow'daki bir araştırma laboratuvarı tarafından gerçek bir deneye konu edildi. İskoçya'daki bilim insanları, ışık yerine sesi kullanarak bu teoriyi gerçeğe çevirmeyi hedeflediler.


1969 yılında Penrose; bir cismi, kara deliğin ergosferinin içine doğru alçaltarak enerji üretilebileceğini varsaymıştı. Ergosfer, bir kara deliğin olay ufkunun en dış katmanı. Olay ufkunda bir cismin hareketsiz kalabilmesi için ışık hızından daha hızlı hareket etmesi gerekiyor. Penrose, bu olağan dışı bölgede cismin negatif enerji kazanacağını düşünüyordu. İkiye bölünen cismin biri kara deliğe düşerken diğeri kurtulacak ve geri tepme hareketi negatif enerjide bir kayba yol açacaktı. Cismin kurtulan yarısı, kara deliğin dönüşünden çıkarılan enerjiyi elde edecekti ancak Penrose'a göre bu tip bir faaliyet için gereken mühendislik çalışması devasa olurdu ve bunu da ancak dünya dışı bir uygarlık becerebilirdi.


İki yıl sonra bir başka fizikçi Yakov Zel'dovich, Penrose'un düşünce deneyini çok daha pratik bir deney hâline getirebileceğimizi savundu. Penrose'un teorisini test etmek için 'bükülmüş' ışık dalgalarını öneren Zel'dovich, bu ışık dalgalarının tam olarak doğru bir hızda dönen metal bir silindirin yüzeyine çarptığını düşündü. Bu deney düzeneğinde, ışık dalgalarının dönen silindirin dairesel Doppler etkisi sayesinde ilave enerji kazanmasıyla sonuçlanacaktı.


Bununla birlikte Zel'dovich'in fikri de 1971'den bu yana tamamen teoride kaldı. Çünkü böyle bir deney düzeneğinin başarılı olabilmesi için metal silindirin saniyede en az bir milyar kez dönmesi gerekiyordu. Elbette bu da insanlığın mühendislik gücünün çok ötesinde bir sayıydı. Glasgow'daki bilim insanlarıysa deneyi ışık dalgaları yerine ses dalgalarıyla yapmaya karar verdiler. Daha düşük bir frekansa sahip olan ses dalgaları, bu nedenle daha pratik bir deney düzeneği yapılmasına olanak sağlıyor. Ekip, küçük hoparlör halkalarını kullanarak ses dalgalarını büken bir sistem inşa etmeyi başardı.


Bükülen ses dalgaları, dönen ve köpükten yapılan bir ses emici diske gönderildi. Diskin arkasında bir dizi mikrofon, hoparlörlerden gelip diskten geçen sesleri aldı ve diskin dönüşünün hızını istikrarlı bir şekilde artırdığı görüldü. Penrose ve Zel'dovich'in teorisinin doğrulanması için dairesel Doppler etkisinin görülmesi gerekiyordu.


Doppler etkisi, gündelik yaşantımızda bize doğru gelen bir ambulans sirenini çok tiz, bizden uzaklaşırken aynı siren sesi pesleşen bir şekilde duymamıza neden oluyor. Fizikçiler de kendi deney düzeneklerinde dairesel Doppler etkisinin benzer bir durum yarattığını, sesin önce duyulamayacak hâle gelip sonra daha güçlü bir şekilde ortaya çıktığını tespit etmişler. Sonuç olarak tam da Zel'dovich'in tahminlerine uygun bir şekilde negatif enerjiden pozitif enerjiye geçişin varlığı kanıtlanmıştır.


Kaynak: Nature Physics, Science X, The Conversation