Beş Boyutlu Kara Delik, Genel Göreliliği İhlal Edebiliyor

Araştırmacılar, tuhaf biçimdeki bir kara deliğin, modern fiziğin temel dayanaklarından biri olan Einstein’ın genel görelilik ilkesini nasıl ihlal ettiğini gösterdiler. Yine de böylesi bir nesne, sadec..
Görsel Telif:

Araştırmacılar, tuhaf biçimdeki bir kara deliğin, modern fiziğin temel dayanaklarından biri olan Einstein’ın genel görelilik ilkesini nasıl ihlal ettiğini gösterdiler. Yine de böylesi bir nesne, sadece beş veya daha fazla boyutlu bir evrende var olabilir.

Cambridge Üniversitesi ve Londra’daki Queen Mary Üniversitesi’ndeki araştırmacılar çok ince halka şeklindeki bir kara deliği başarıyla simule etmeyi başardılar. Böylesi bir kara delik, zamanla daha da incelen sicimlerle bağlı bir “kabartılar”ın oluşmasına yol açtı. Bu sicimler en sonunda o kadar inceldiler ki, bir minyatür kara delikler dizisine kadar küçüldüler; tıpkı bir musluktan çok ince bir şekilde akan suyun, damlacıklara bölünmesi gibi.

Halka şeklindeki kara delikler, 2002 yılında teorik fizikçiler tarafından “keşfedildi”, fakat ilk defa süper bilgisayarlar kullanılarak, kendi dinamikleri simule edilmiş oldu. Kara deliklerin bu şekilde bulunması, genel göreliliğin arkasında yatan denklemleri geçersiz kılan “çıplak tekilliğin” ortaya çıkmasına neden oluyor. Çalışmanın sonuçları, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.

Genel görelilik, kütle çekimi anlamamız için temel dayanak oluşturuyor: evrendeki yıldızların yaşının tahmin edilmesinden, konumumuzu belirlemek amacıyla destek aldığımız GPS sinyallerine kadar herşey, Einstein’ın denklemlerine dayanmaktadır. Teoriyi kısaca anlatmak gerekirse, kütle etrafındaki uzay-zamanı büküyor ve biz bu bükülme etkisini kütle çekim olarak adlandırıyoruz. Yayınlandığından beri geçen 100 yıllık sürede, genel görelilik kendisine uygulanan her testi geçmiş olsa da, genel göreliliğin kısıtlamalarından biri, tekilliklerin var oluşuydu.

Bir tekillik, kütle çekimin çok yoğun olduğu, böylelikle uzay-zaman ve fizik yasalarının geçersiz kaldığı bir noktadır. Genel göreliliğe göre, tekillikler kara deliklerin merkezinde var oluyorlar ve kütle çekimin kaçmayı imkansız kılacak kadar güçlü olduğu bir olay ufku – “geri dönüşü olmayan nokta” tarafından çevreleniyorlar. Bu dışarıdan gözlemlenmelerinin mümkün olmadığı anlamına geliyor.

“Tekillikler bir olay ufkunun arkasında kaldıkları müddetçe, bir soruna yol açmıyorlar ve geneler görelilik devam ediyor, “kozmik sansür varsayımı(Ing: the cosmic censorship conjecture) bunun daima böyle olduğunu söylüyor”  diye anlatıyor yan yazar, Cambridge Üniversitesi Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik Bölümü’nde (DAMTP) doktora öğrencisi olan Markus Kunesch. “Kozmik sansür varsayımı doğru olduğu müddetçe, kara deliklerin dışındaki geleceği güvenle öngörebiliriz. Çünkü nihayetinde fizikte yapmaya çalıştığımız şey, evren hakkında şu ana kadar bildiklerimizle geleceği tahmin etmektir.”

Ya bir tekillik, olay ufkunun dışında olsaydı?

Eğer olsaydı, sadece dışarıdan görülebilmekle kalmazdı, aynı zamanda fizik yasalarının geçersiz olduğu sonsuz yoğunluk çökmüş bir cismi temsil ederdi. Teorik fizikçiler adına “çıplak tekillik” dedikleri, daha yüksek boyutlarda var olabilecek böylesi bir nesne için hipotez geliştirdiler.

Eğer çıplak tekillik gerçek olursa, genel görelilik çöker” diyor DAMTP’de doktora öğrencisi olan ortak yazar Saran Tunyasuvunakool. “Ve eğer genel görelilik çökerse, her şey alt üst olur, çünkü artık öngörme gücü kalmaz ve tek başına evreni açıklayabilecek bir teori olarak görülemez.”
Evrenin üç boyuttan, ek olarak dördüncü bir zaman boyutundan oluştuğunu düşünürüz, ki hepsi birlikte uzay-zaman olarak anılır. Fakat sicim teorisi gibi teorik fizik dallarında, evren 11 boyuttan  oluşuyor olabilir. Ek boyutlar büyük ve genişleyebilir durumda olabilir veya tespit edilmesi zor olan düğümler şeklinde olabilir. İnsanlar sadece üç boyutu doğrudan algılayabildiği için, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda gerçekleştirilenler gibi yüksek enerji deneyleriyle diğer boyutlara ait çıkarımlar yapılabilir.

Einstein’ın teorisi evrende kaç boyut olduğuna dair bir şey söylemez. Bu nedenle teorik fizikçiler, kozmik sansür varsayımının var olmaya devam edip etmediğini görmek için, daha büyük boyutlarda genel görelilik üzerine çalışırlar. Halka şeklindeki beş boyutlu kara deliklerin keşfi araştırmacıların, bu kara deliklerin parçalanacakları ve çıplak tekilliğe yol açacaklarına dair bir hipotez geliştirdiler.

Londra’daki Queen Mary Üniversitesi’nden ortak yazar Pau Figenias ve Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacıların vardıkları sonuç, eğer halka yeterince ince olursa, çıplak tekilliğin oluşmasına neden olabileceği oldu.

COSMOS süper bilgisayarını kullanarak, araştırmacılar Einstein’ın teorisini daha yüksek boyutlarda simule edebildiler. Böylelikle sadece bu “kara halkaların” kararsız olduklarını doğrulamakla kalmadılar, aynı zamanda sonunda başlarına ne geldiğini de belirleyebildiler. Çoğunlukla bir kara halka küre haline çöker, böylece tekillik olay ufkunun içerisinde kalır. Sadece çok ince bir kara halka, daha ince sicimlerle bağlı kabartılar halini almak için yeterince kararsız olabilir, en sonunda parçalanır ve çıplak tekillik halini alır. Bu sıradışı şekilleri ele almak için yeni simulasyon tekniklerine ve bilgisayar yazılımlarına ihtiyaç duyuldu.

“Einstein’ın teorisini daha yüksek boyutlarda simule etmekte ne kadar iyi olursak, yeni hesaplama tekniklerinde gelişmemiz o kadar kolay olur. Söz konusu Einstein’ın teorisi olduğunda, bilgisayarda yapabileceğimiz şeyler konusunda sınırları zorluyoruz” diye anlatıyor Tunyasuvunakool. “Fakat kozmik sansür daha yüksek boyutlarda var olmazsa, onu dört boyutlu evrende var olacak şekilde, dört boyutlu evreni özel kılan şeyin ne olduğuna bakmamız gerekebilir.”

Kozmik sansür varsayımının, dört boyutlu evrenimizde geçerli olduğu kabul edilir. Fakat eğer doğru olmadığı kanıtlanırsa, evreni açıklayan alternatif bir yöntem tanımlanması gerekebilir. Bir olasılık, Einstein’ın denklemlerini tekillikten öteye taşıyan, aynı zamanda tekilliğe yakın yeni bir fiziğin açıklamasını sağlayan kuantum kütle çekimidir.


Kaynak: “Five-dimensional black hole could ‘break’ general relativity”, http://phys.org/news/2016-02-five-dimensional-black-hole-relativity.html
Referans:  “End Point of Black Ring Instabilities and the Weak Cosmic Censorship Conjecture, Physical Review Letters, dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.071102 , arxiv.org/abs/1512.04532


Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv