Андрей Тихомиров
Bilimsel çalışmalar onaylıyor – 3

Evrendeki kara delikler

Hindistan'daki Tata Temel Araştırmaları Enstitüsü'nden Rajibul Şeyh, köstebek deliklerinin boğazlarını kara deliklerden ayırmanın bir yolunu önerdi. Fizikçinin teorik açıklamalarıyla bilimsel makalenin ön baskısı sitede yayınlandı arXiv.org .

Bir köstebek deliği (aynı zamanda bir köstebek ve solucan deliği), zamanın her anında uzayın belirli bölgeleri arasında bir "düz tünel" oluşturan varsayımsal bir nesnedir. Parçalanmış bir kağıt parçası hayal edelim. Yüzeyinden ayrılmadan seyahat etmek mümkündür. O zaman, A noktasından B noktasına ulaşmak için, tüm eğrilerinin sadakatle üstesinden gelmek zorunda kalacaksınız. Ya da yüzeyi "delebilir" ve diğer taraftaki doğru noktaya doğrudan girebilirsiniz. Solucan deliğinin sağladığı bu fırsat budur (ancak uzay gemilerine değil, en iyi ihtimalle fotonlara).

Köstebek delikleri uzun zamandır fizikçilerin hayal gücünü heyecanlandırıyor, çünkü bu, uzay ölçeğinde çok küçük bir ışık hızı nedeniyle doğrudan gözlemlenemeyen uzaya bakmanın bir yoludur. Ayrıca, bazı teorilere göre, solucan delikleri farklı evrenleri Çoklu Evrene bağlar. Bu da potansiyel olarak başka bir evrene bakmanın mümkün olduğu anlamına gelir.

Solucan deliklerinin varlığı, Einstein'ın genel göreliliğiyle çelişmez – bugüne kadarki en derin ve en iyi test edilmiş uzay-zaman teorisi. Doğru, bir köstebeği korumak için, fizikçilerin varlığından henüz emin olmadığı egzotik madde formlarına ihtiyaç vardır.

Teorisyenlerin yeterli bilgiye sahip olmadığı yerlerde gözlem yardımcı olabilir. Zorluk, bir gökbilimcinin bir köstebek deliğine (uzmanların dediği gibi boğazın) "girmesinin" neredeyse bir kara deliğe benzemesi gerektiğidir.

Bildiğiniz gibi, kara delikler doğrudan gözlenmez, bu yüzden onlar siyahtırlar. Üzerlerinde düşen maddenin parıltısı, uydu cisimlerinin yörüngelerinin parametreleri ve son zamanlarda yerçekimsel dalgalar nedeniyle tespit ediliyorlar. Bununla birlikte, şimdiye kadar, gökbilimcilerin kara deliği köstebek yuvasından ayırt etmenin bir yolunu bilmedikleri görülmüştür.

Şeyh böyle bir yöntem önermektedir. Karadeliğin yerçekiminin onu çevreleyen fotonlar üzerindeki etkisinden dolayı oluşan özel bir yapıya dayanır. Bu, parlak bir arka plana karşı karakteristik bir karanlık bölgedir, sözde gölge. Gölgeyi yaratmak için gerekli olan "vurgulamanın" kaynağı, hem kara deliğe düşen maddenin diski (uzmanların dediği gibi yığılma diski) hem de diğer göksel cisimler olabilir.

Fizikçi, Theo'nun sözde solucan delikleri olarak adlandırılan belirli bir solucan deliği sınıfına baktı. Teorik olarak, boyun gölgesinin şeklinin ekseni etrafındaki dönme hızına bağımlılığını inceledi. Yazar daha sonra bulguları Kerr kara deliği olarak bilinen en popüler dönen kara delik modelinin davranışlarıyla karşılaştırdı.

ScienceAlert baskısının belirttiği gibi, yavaş dönüşle solucan deliğinin boynunun kara delikten ayırt edilemeyeceği ortaya çıktı. Ancak, eğer nesne daha hızlı dönüyorsa, gölgenin şekli önümüzdeki kara deliğin mi yoksa solucan deliğinin boynunun mu olduğunu söyleyebilir. Bu hızların aşırı derecede yüksek olmaması ve gerçekte iyi görülebilmesi önemlidir.

Şeyh, makalesine ek olarak, "Burada elde edilen sonuçlar, bu çalışmada incelenen ve kendi ekseni etrafında makul bir dönme hızına sahip olan solucan deliklerinin, gölgelerinin gözlemleri sayesinde kara deliklerden ayırt edilebileceğini göstermektedir" diye yazıyor.

Zorluk şu ki, bugüne kadar ne kara deliklerden ne de köstebek deliklerinin boğazlarından gelen gölgeler hiç gözlenmemiştir. Bunun nedeni, bunun çok yüksek bir çözünürlük gerektirmesidir (küçük ayrıntıları ayırt etme yeteneği). Bununla birlikte, kara deliğin olay ufkunu doğrudan "görmek" için tasarlanan EHT radyo teleskopu sistemi, muhtemelen gerekli parametrelere sahiptir ve zaten ilk gözlemleri gerçekleştirmiştir.

Johns Hopkins Üniversitesi'ndeki bilim adamları, görünmeyen ve ışığı kara delikler gibi büken, ancak klasik bir olay ufkuna sahip olmayan özel bir tür kozmik nesnenin varlığına dair bir hipotez önermişlerdir. Keşif, Fiziksel İnceleme D dergisinde yayınlanan bir makalede bildirildi.

Araştırmacılar, kara deliklerle aynı yerçekimsel etkileri yeniden üretebilecek nesneler için teorik bir araştırma yapmak için sicim teorisinden yararlandılar. Bu durumun, ek kompakt boyutları içeren alışılmadık bir uzay ve zaman deformasyonu olan topolojik solitonlara karşılık geldiğini bulmuşlardır.

Bilgisayar simülasyonları, normal kara deliklerin aksine topolojik solitonların, aksi takdirde gerçek bir kara deliğin yerçekiminden kaçamayacak zayıf ışık ışınları yaydığını göstermiştir. Fotonlar çok sayıda eğri yörüngede hareket ederler ve sahte kara deliğin gölgesinin bulanıklaşmasına neden olurlar. Sıradan bir kara delikte böyle bir gölge, olay ufkunun sınırlarını belirler – ışığın kaçamayacağı bir alan.

Topolojik solitonlar, 2021 yılında Einstein'ın genel görelilik kuramının dize teorisinden bazı çıkarımlar yoluyla yapılan bir modifikasyonunun sonucudur. Kuantum mekaniğini ve göreliliğin etkilerini uzlaştırmaya çalışan kuantum yerçekimi çerçevesinde egzotik nesnelerin bir örneğini temsil ederler. Bununla birlikte, dize teorisini kullanmadan bile, kara deliklere alternatif olan diğer varsayımsal nesnelerin varlığı da mümkündür – örneğin bozonik yıldızlar ve gravastarlar.

Tikhomirov'un A.E. kitabından Structural levels and systemic organization of matter. "Litre", Moskova, 2023, P. 1 (İngilizce'den çeviri): "Nijmegen'deki Radbaud Üniversitesi'ndeki teorik fizikçiler, Stephen Hawking'in kara delikler hakkındaki teorisinin doğruluğunu test ederek bir çalışma yürüttüler. Elde edilen sonuçlar onu kısmen doğruladı ve aynı zamanda evrendeki her şeyin yavaş yavaş buharlaştığı varsayımını da mümkün kıldı. Yeni teorik çalışma fizikçiler Michael Wondrac, Walter van Suileck ve Heino Falke tarafından gerçekleştirildi. Ünlü teorik fizikçi Stephen Hawking'in kara delikler hakkındaki teorisini test ettiler ve birçok yönden, ama her şeyde değil, haklı olduğunu keşfettiler. Bir zamanlar, Einstein'ın kuantum fiziği ve yerçekimi teorisinin bir kombinasyonunu kullanan Hawking, parçacık çiftlerinin kendiliğinden doğmasının ve yok edilmesinin olay ufkunun yakınında gerçekleşmesi gerektiğini savundu. Buna "geri dönüşü olmayan nokta" denir, yani görünmez bir özelliktir, arkasında herhangi bir nesne için, hatta en küçük olanlar için bile, karadeliğin yerçekimsel kuvvetinden artık kaçış yoktur.

Parçacık ve onun antipartikülü kuantum alanından çok kısa bir süre doğarlar, sonra hemen yok edilirler. Ama bazen yine de, bir parçacığın kara deliğe düştüğü, diğeri de ondan kaçacağı şekilde olur. Bu fenomene Hawking radyasyonu adı verildi. Hawking'in kendisine göre, benzer bir süreç sonunda kara deliğin buharlaşmasına yol açmalıdır.