Kara delikler matematik ile haritalandı.

Çok büyük olasılıkla kara deliklerin birleşiminden kaynaklanan kütleçekim dalgalarının direkt gözlemlendiği iki araştırma sayesinde, bilim insanları artık kara deliklerin birer varsayımdan fazlası olduğuna ve var olduklarına gayet emin bir tutum sergiliyor.

Ne var ki, gerçekte bir kara deliğin nasıl göründüğü konusunda herhalde kozmolog sayısı kadar fikir vardır diyebiliriz. Biraz abartı da olsa bu öngörüyü doğru kabul edebiliriz, çünkü henüz bir kara deliği ve içinde neler olduğunu görmüş veya gözlemlemiş değiliz. Peki ama, neden?

Bu sorunun cevabı, kara deliklerin olası doğasında gizli.. Devasa kütleçekim kuvvetlerinden dolayı, 'olay ufku' denilen hipotetik sınırdan geçen herşeyin en küçük parçasını bile içine çeken ve bu olay ufkundaki kaçış hızı veya başka bir deyişle kurtulma hızı ışık hızına eşit olan (bir maddenin, kara deliklerin dev kütleçekimine girdiği anda, kara deliğin içine girmekten kurtulmasını sağlayacak teorik hız) kara deliklerden bizlere ulaşan ışık bulunmuyor. İşte, ışığın bile kaçamadığı bu uzay fenomenlerinin ve içlerinde neler olduğunun gözlemlenememesinin temel nedeni budur.

Bu durum aynı zamanda, gelişmiş teknolojimize rağmen, insanlığın ürettiği hiçbir sofistike cihazın bu gizemli varlıkları gözlemleyemeyeceği anlamına da geliyor. Bu cihazlar yerine, Johns Hopkins ve Towson University'den araştırmacılar bu yapılması zorunlu hale gelen gözlem için matematiği kullanmayı denediler. Online olarak geçtiğimiz günlerde yayımlanan makalelerinde araştırmacılar, bir kara deliğin içinde ne olduğunu anlayabilmek için değişmezler (ing. invariants) olarak bilinen matematiksel çokluklara odaklanmak gerektiğini belirtti.

Daha önceleri fizikçiler kara deliklerin iç yapısının görünüşünü, belli bir takım matematiksel koordinatların birbirine uyması (matematiksel olarak birbirini çözümlemesi veya birbirini doğrulaması olarak düşünülebilir) konseptine göre yapılandırıyordu. Ne var ki, bu yöntemde; seçilen koordinatlara ve gözlemci olarak konumunuza bağlı olarak değişkenlikler görüleceğinden; başka bir gözlemciden farklı sonuçlar elde edileceği sıkıntısı mevcuttu.

Her koordinat sistemi için aynı değere sahip olan değişmezlerin girilmesi ile bu sorunun aşılabileceğini düşünen Richard Conn Henry , James Overduin ve Kielan Wilcomb, şimdi yeni yayımladıkları makalede koordinata göre değişmeyen çokluklar üzerinden kara deliklerin özelliklerini en doğru biçimde betimleyebileceklerini öne sürüyor.

Makalenin yazarları, uzay-zamanın bükümü ile ilişkili olan ve kara deliğin içi hakkında fikir vermesi için kullanılabilecek 17 ayrı değişmez çokluk olduğunu belirtiyor ancak bu değişmezlerin arasındaki bir takım matematiksel ilişkiler yalnızca beş tanesinin gerçekten bağımsız çokluklar olduğunu gösteriyor.

Yayımlanan rapora göre; zamandan bağımsız olan tüm muhtemel kara deliklerin içindeki uzay-zamanın bükülmesini karakterize edebilmek için, bu beş matematiksel çokluğa ihtiyaç duyulacaktır.

Peki Ne Görülüyor?

Araştırmacıların değişmez dedikleri çoklukları kullanarak oluşturdukları bir kara deliğe ait yapının haritası, hepimiz için olduğu gibi fizik bilimcileri için de yeni bir resimdi. Aşağıdaki görselin ortaya çıkması ile bilimciler; genelde düşünülen veya tahayyül edilenden çok daha kompleks bir manzaranın oluştuğunu belirtti.



Standart kara delik ifadelerinden ve resimlerinden çok daha farklı olan bu harita, aynı zamanda kara deliklerdeki eğriliğin (uzay-zaman bükümü kastediliyor) de sabit olmadığını ortaya koyuyor.

Sonuçlarının kara deliklerin doğası ve yapısı üzerine gerçekleştirilecek olan çalışmaların önünü açması haklı olarak beklenirken, fizikçilerin bu değişmezleri kullanarak hipotetik bir kara deliğin içinin ve iç yapısının nasıl görünüyor olduğunu incelemeye başlayacaklarını söylemek çok da uçuk olmaz.

---

Kaynak : Joanne Kennell, Researchers Can Now “See” Inside a Black Hole, 20 Haziran 2016,  thescienceexplorer.com/universe/researchers-can-now-see-inside-black-hole

Referans : Richard Conn Henry , James Overduin, Kielan Wilcomb, A New Way to See Inside Black Holes, https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1512/1512.02762.pdf

---