Kara Deliklerin Yine de Fizik Yasalarına Uygun Olabileceği Anlaşıldı

Álvaro Quintana

Bir bilim insanı ekibi, fiziğin en endişe verici yönlerinden birini ortadan kaldıran bir kara delik teorisi geliştirdi: Tüm teorilerimizin, yasalarımızın ve modellerimizin çöktüğü nokta olan merkezi teklik. Sırları barındırırken aynı zamanda endişe uyandıran bir nesne tasarlamak isteseydiniz, kara delikten daha iyi bir seçim olamazdı. İlk olarak, bu devasa kozmik varlıkların dış sınırı, ışığı yakalayan tek yönlü bir yüzey olan olay ufkudur ve kara deliğin yerçekimi çekimi o kadar yoğundur ki ışık bile kaçamaz. Bu, kara deliğin içinden asla bilgi kaçılamayacağı anlamına gelir, bu yüzden çekirdeğini doğrudan gözlemleyemeyiz veya ölçemeyiz.

Önemli noktaları göster

Bilim insanları, teorik fizikteki merkezi teklik kavramını ortadan kaldıran yeni bir kara delik modeli geliştirdi.
Bu model, kara deliklerin merkezinde fizik yasalarının çökmesini önlemek için Einstein'ın yerçekimi denklemlerine bazı değişiklikler ekliyor.
Gözden geçirilmiş teoriye göre, uzay-zaman artık bir kara deliğin merkezinde çökmüyor, yerine oldukça eğilmiş bir statik bölge geliyor.
Araştırma, bu kara deliklerin tamamen maddeden yoksun olabileceği, geleneksel olmayan ama teorik olarak mümkün bir kavram sunduğunu öne sürüyor.
Model, tekilliğin fikrini ortadan kaldırırken, kara deliğin içindeki maddenin kaderi ve bir 'beyaz delik' olarak bir çıkışın olasılığı hakkında yeni sorular ortaya çıkarıyor.
Bu teoriyi destekleyen veya çürüten kanıtların bulunması, genel görelilik ötesindeki fiziği ima eden uzay-zaman dalgalanmalarının ve yerçekimi dalgalarının algılanmasına bağlıdır.
Teori, özellikle Büyük Patlama'dan sonraki enflasyon döneminde erken evren fiziğinden destek alabilir.

Etrafındaki uzay-zamanı girdap gibi çevreleyen bir kara delik tasviri, space.com'dan alınmıştır.

Tekillikler: Bir Fizikçinin Hedefi

Einstein'ın genel görelilik teorisi, büyük kütleli nesnelerin uzay-zaman örgüsünü büktüğünü (uzayın üç boyutu ile zamanın bir boyutunun birleşimi) ve yerçekiminin bu eğrilikten kaynaklandığını öne sürer. Kütle ne kadar büyükse, uzay-zamanın kıvrılması o kadar aşırı olur ve yerçekimi etkisi de o kadar güçlü olur. Tüm bunlar, genel göreliliğin temeli olan denklemler kullanılarak hesaplanır: Einstein'ın alan denklemleri. İspanya'da Barselona Üniversitesi Kozmos Bilimleri Enstitüsü'nden (ICCUB) ekip üyesi Pablo Antonio Cano Molina-Ninonerola, "Uzay-zamanın eğriliği, genel göreliliğin temel taşı olan Einstein'ın alan denklemleri tarafından belirlenir," diyor. Uzay-zamanın aşırı eğriliğe sahip olduğu bölgeler olan kara delikler, ilk olarak 1915'te I. Dünya Savaşı sırasında cephede görev yapan Alman fizikçi ve astronom Karl Schwarzschild tarafından önerilen Einstein'ın alan denklemlerine çözümlerden bir kavram olarak ortaya çıktı. Bu çözümler, bu tür bölgelerin merkezinde sonsuzluğa ulaşır. Fizikçiler sonsuzluğu sevmezler çünkü bu, modellerinin çökmesini veya tamamlanmamışlığını gösterir ya da tamamen fizik dışı bir şeyi ima eder, bu da fizikçiler için oldukça rahatsız edicidir. Molina-Ninonerola şöyle açıklıyor: "Genel görelilikte, kara deliğin içi çöken bir evrene benzer ve teklik, uzayın kendisinin parçalandığı anı temsil eder." O, birçok fizikçinin, yerçekimi son derece güçlü hale geldiğinde ve uzay-zaman ciddi şekilde büküldüğünde genel göreliliğin daha temel bir teoriyle değiştirilmesi gerektiğini düşündüğünü ekledi. Bu, genel görelilik ile kuantum fiziğinin şu anda çelişen teorilerini birleştiren "her şeyin teorisi"ne götüren bir kuantum yerçekimi teorisi olduğuna inanılmaktadır. Bu, ekip Einstein'ın alan denklemlerini, uzay-zaman çok kıvrıldığında yerçekiminin farklı davranacağı şekilde değiştirerek kara deliklerin merkezi tekilliklerini nihayetinde ortadan kaldırdığı anlamına geliyor.

Uzay-zamanda 'çökme' etkisi yaratan bir kara deliğin tasviri, space.com'dan alınmıştır.

Kuantum Yerçekimi ve Diğer Konular

Bu yeni değiştirilmiş teori, kara deliğin kalbinde bir tekillik bulunmadığını öne sürüyor. Peki, bu aşırı ve tuhaf alemde ne var? Molina-Ninonerola, "Bizim modelimizde, uzay-zamanın çökmesi durdurulur ve tekilğin yerine kara deliğin merkezinde bulunan, son derece eğilmiş bir statik bölge gelir. Bu bölge statiktir çünkü büzülmez. Bu, teorik olarak orada bir gözlemcinin durabileceği anlamına gelir, tabii, o bölgedeki yoğun, ama sonlu olan, yerçekimi kuvvetlerine dayanabilirse," dedi. Uzay-zaman kıvrımının yanı sıra kara deliklerin kalbinde ne var, eğer bu teori doğruysa? Hennigar'a göre, en katı anlamda, hiçbir şey yok. Durham Üniversitesi'nden araştırmacı, "Bu kara delikler tamamen vakumdur, her yerde; maddelerin var olmasına gerek yoktur, ama istenirse kolayca eklenebilir," dedi. Maddeden yoksun bir kara delik fikri tuhaf gibi gelebilir, ancak aynı durum genel görelilikte de meydana gelebilir. Ekip karadelikleri bu şekilde tanımlasa bile, bu, doğru bir kuantum yerçekimi modeli ve her şeyin teorisinin arayışını engellemesi olası değil. "Bir anlamda, bu problem kaçınılmazdır. Evrenimizde yıldızlar sürekli çökmekte; bu kaçınılmaz bir fiziksel süreçtir. Ancak, bu alışıldık olay bizi bildiğimiz her şeyin ötesine iter," diye devam etti Hennigar. "Çöküşün ileri aşamalarında ve tekilliğe ulaşmadan hemen önce, hem yerçekimsel hem de kuantum etkileri önemli hale gelir. "Bu yüzden, genel görelilikten elde edilen sonuçların tek başına böyle aşırı durumları tanımlamak için yetersiz olduğunu zaten biliyoruz."

Bir kara deliğe akan madde, Einstein-Rosen köprüsünü geçip evrenin başka bir yerinde ortaya çıkarken tasvir edilmiştir, space.com'dan alınmıştır.

Tekilliğin Kaybedilmesi Gizemin Kaybı mı Anlamına Gelir? Pek Değil...

Bu araştırma geçerliyse, kara deliklerin bazı yönlerini aydınlatmış olabilir, fakat yanıtlanması gereken birçok soru da ortaya koyuyor. Molina-Ninonerola, "Çalışmamız bazı bulmacalara yanıt veriyor, ancak yeni gizemleri de ortaya çıkarıyor," diye belirtti. Örneğin, modelimize ve bilimsel literatürdeki diğer önerilere göre, sıradan bir kara deliğe düşen madde, sonunda farklı bir evrendeki veya aynı evrenin başka bir bölgesindeki bir beyaz delikten çıkacaktır. "Bu çok tuhaf görünüyor, ancak tekillikler yoksa bu tek olasılık: kara deliğe giren her şey sonunda çıkmalı." Araştırmacı, bu sürecin de kendi sorunları olduğunu ve ekibin fikrinin sağlamlığını değerlendirmek için incelenmesi gerektiğini ekledi. Kritik soru, bilim insanlarının bu teorinin kara deliklerin gerçek gözlemleri yoluyla kanıt bulup bulamayacağıdır; sonuçta, biliyoruz ki onların içini doğrudan göremeyiz. Molina-Ninonerola açıkladı. Uzay-zamandaki dalgaların, bilinen adıyla yerçekimi dalgalarının gözlemlenmesi, astronomların şimdiye kadar hiç olmadığı kadar güçlü yerçekimi alanlarını tespit etmesine olanak tanır. Bu bilim insanlarına, tekilliklerin sorununu çözebilecek olanlar da dahil olmak üzere, genel görelilik ötesindeki etkileri tespit etme konusunda benzersiz bir fırsat sunar. Dahası, ekibin teorisi doğruysa, Büyük Patlama'dan hemen sonraki kozmik enflasyon çağında, çok erken evrende belirgin bir iz bırakmalı.