Bazı kara delikler geçmişinizi silebilir

Çeviri: Zeynep Gizem EMİR
Güncel Bilim

Gerçek dünyada geçmişiniz, geleceğinizi eşsiz bir şekilde belirler. Bir fizikçi evrenin nasıl başladığını bilirse, tüm zaman ve mekanda evrenin geleceğini hesaplayabilir.

Ancak Kaliforniya Üniversitesi’nden bir matematikçi, bu yasanın bozulduğu birkaç çeşit kara delik keşfetti. Birileri bu nispeten iyi huylu kara deliklerden birine girmek üzere maceraya atılsa, hayatta kalabilme şansları olurdu; ama bu kişilerin geçmişleri yok olacağından kendileri sonsuz sayıda olası geleceğe sahip olurlardı.

Epey gerçekçi olan kara deliğin içine girme simülasyonu zaman ve mekanın nasıl büküldüğünü, ışığın pek çok fizikçinin, içine girildiğinde insanı yok edeceğini düşündüğü Cauchy ufkuna veya merkeze yaklaşırken nasıl maviye döndüğünü gösteriyor. Fakat matematikçi bu ufuk düzleminde yapacağınız yolculukta hayatta kalabileceğinizi savunuyor.

Uzun zamandır bu tarz iddialarda bulunulmaktaydı. Buna istinaden fizikçiler iddiaları açıklığa kavuşturmak için güçlü kozmik sansür hipotezine başvurdular. Bu hipoteze göre, bir başka tabirle tipik bir korkunç ölüm olan bu yıkıcı şey gözlemcilerin geleceklerinin eşsiz olarak belirlendiği uzay zamanın bir bölgesine girmeyi engelliyordu.  İlk kez 40 yıl önce fizikçi Roger Penrose tarafından ortaya atılan bu ilke, yüce düşünce olan determinizmi herhangi bir fizik kuramının anahtarı olarak saklı tutuyor. Yani, geçmişte olduğu gibi bugün de evrenin fizik yasaları birden fazla mümkün geleceğe olasılık tanımıyor.

Fakat Kaliforniya Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olan Peter Hintz’in açıklamalarına göre matematiksel hesaplamalar, hızlanan bir hızla genişleyen evrenimizde olduğu gibi bazı özel karadelik türlerinde de deterministik bir dünyadan deterministik olmayan dünyaya geçiş esnasında hayatta kalmanın mümkün olduğunu gösteriyor.

Geleceğin tahmin edilemez olduğu bir uzayda yaşamın neye benzeyeceği muğlak; ancak bulgular günümüze değin kozmosun evrimini mükemmel bir şekilde açıklayan Einstein’ın genel görelilik kuramının yanlış olmadığını kanıtlıyor.

Hiçbir fizikçi kara deliğin içine girip ölçüm yapmayacaktır; zira bu matematiğin sınırları içine giren bir sorun. Hintz, bu açıdan bakıldığında görelilik kuramının matematiksel açıdan daha ilgi çekici bir hal aldığını söylüyor. “Bu, bir insanın yalnızca matematiksel olarak ilgilenebileceği bir soru; fakat fiziksel, hatta felsefi çıkarımlara da sahip ve onu müthiş bir soru haline getiren de bu.

Hintz’in, Portekiz’deki Lizbon Üniversitesi’nde görev yapmakta olan meslektaşları Vitor Cardoso, João Costa ve Kyriakos Destounis ve Utretch Üniversitesi’nde görev yapmakta olan meslektaşı Aron Jansen ise şöyle ifade ediyor:

“Bu… Sonucun modern kozmolojideki önemi göz önünde bulundurularak genel görelilikteki determinizmin ciddi bir başarısızlığa tekabül ettiği anlamına geliyor.”

Physics World isimli web sayfasından alıntılandığı üzere Kaliforniya Üniversitesi’nden araştırmada yer almayan fizikçi Gary Horowitz, “Bu çalışma elektromanyetizma ve yer çekimi teorisinde güçlü kozmik sansürün şiddeti hakkında bildiğim en iyi kanıtı sağlayan çalışmadır.” diyor.

Hintz ve çalışma arkadaşları geçtiğimiz ay Physical Reviews Letter’da bu alışılagelmedik kara delikleri anlatan bir çalışma yayınladılar.  

Olay ufkunun ötesi

Kara delikler, isimlerini, ışık dahil hiçbir şeyin onların yerçekimlerinden kaçamaması gerçeğinden alan tuhaf cisimlerdir. Bir kara deliğe gereğinden fazla yaklaşma riskini alır ve bu sözde olay ufkunu geçerseniz geri dönüşünüz olmaz.

Küçük kara delikler için konuşacak olursak, böylesi bir yakınlaşma durumunda herhangi bir şekilde hayatta kalmanız söz konusu değildir. Olay ufkuna yakın olan gelgitsel güçler her şeyi atomlarına kadar ayırabilir.

Fakat geniş kara delikler için, galaksilerin ortasında, bir yıldız kütlesinden on milyonlarca kat daha ağır olan Samanyolu Galaksisi gibi bir olay ufkunu geçmek sessiz sakin olurdu.

Dünyamızdan kara delik dünyasına geçiş esnasında hayatta kalmanın mümkün olması ihtimali yüzünden fizikçiler ve matematikçiler uzun süre boyunca o dünyanın nasıl göründüğünü merak etmişler ve kara deliğin içerisindeki dünyayla ilgili tahmin yürütmek için Einstein'ın genel görelilik kuramına başvurmuşlardır. Bu kuram bir gözlemci uzay-zaman bükülmelerinin ve teorik hesaplamaların sınırsız olduğu tekilliğin merkezine ulaşıncaya dek işe yarar. Fakat dış dünyayla iletişim kurması imkansız olan bir kara delik kaşifi kara deliğin merkezine ulaşmadan bazı tuhaf ve ölümcül şeylerle karşılaşabilir.

Hintz özel bir kara delik üzerinde yaptığı çalışmaları sürdürüyor. Üzerinde çalışmalar yaptığı bu kara delik dönmeyen, standart ve elektrik yüklü bir kara delik. Böylesine bir cismin olay ufkuyla birlikte sözde Cauchy ufku diye adlandırılan bir alanı da mevcut.

Cauchy ufku, determinizmin çöktüğü, geçmişin artık geleceği belirlemeyeceği bir nokta. Penrose da dahil fizikçiler, hiçbir gözlemcinin Cauchy ufkunu geçemeyeceğini, gözlemcinin ufku geçtiği takdirde kara delikte yok olacağını iddia etmişlerdir.

Gözlemci ufka yaklaştıkça saatler çekim alanında daha yavaş ilerleyeceğinden zaman yavaşlar. Işığın, çekim dalgalarının ve kara delikle karşılaşan diğer her şeyin kaçınılmaz bir şekilde Cauchy ufkuna düşmesi gibi içe doğru düşen bir gözlemci de nihayetinde tüm bu enerjinin aynı anda hareket ettiğini görür. Doğrusu, karadeliğin evrenin yaşamı boyunca gördüğü bütün enerji Cauchy ufkuna aynı anda çarpar ve bu, o yolu kat eden gözlemciye olanları unutturur.

Genişleyen bir evrende sonsuza kadar göremezsiniz

Hintz, bunun bizimki gibi hızla genişleyen bir evrende geçerli olmadığını fark etti. Uzay zamanı gitgide koptuğu için evrenin büyük bir kısmı kara deliği etkilemeyecek bile; çünkü enerji ışık hızından daha hızlı olamaz.

Aslına bakarsak, kara deliğe düşmeye uygun enerji sadece gözlemlenebilir ufukta yer alan enerjidir. Yani, kara deliğin varlığının seyri boyunca görmeyi beklediği evrenin hacmi. Örneğin, bizim için gözlemlenebilir ufuk, geçmişini görebildiğimiz 13.8 milyar ışık yılından daha büyüktür çünkü gelecekte sonsuza dek görebileceğimiz her şeyi içinde barındırır; ancak evrenin hızlanan genişlemesi, yaklaşık 46.5 milyar ışık yılı ufkunun ötesini görmemizi engelleyecektir.

Bu senaryoda, evrenin genişlemesi kara deliğin içindeki zaman genişlemesine sebep olan hacim büyümesinin etkisini yok ediyor ve belirli durumlar için büyümeyi tamamen engelliyor. Böylesi durumlarda bir gözlemci Cauchy ufkunun içinden belirlenimci olmayan bir dünyaya doğru ilerleyebilir. Bunu özellikle, sözde Reissner-Nordström-de Sitter kara delikleri olarak adlandırılan büyük bir elektrik yükü olan düzgün, dönmeyen kara deliklerde yapabilir. 

Hintz, Einstein'ın kuramlarının, hiçbir bükülme, sonsuza kadar gitmeyen gelgit kuvvetleri olmayan, tam da bu Cauchy ufuğuna ve ötesine kadar her şeyin mükemmel bir şekilde yerine getirildiği bazı düzgün denklemler vardır.” diyerek ufka giden geçidin kısa fakat acılı olduğuna dikkat çekiyor. “Artık bundan sonra tüm iddialar geçersiz. Reissner-Nordström-de Sitter gibi kara deliklerin olduğu durumlarda biri merkezi tekillikten büsbütün kaçınıp bilinmeyen bir evrende sonsuza dek yaşayabilir."

Hintz şöyle değerlendiriyor: “Kuşkusuz ki tarafsız olana kadar zıt yüklü maddeleri çekecekleri için yüklü kara deliklerin var olma ihtimali düşüktür. Yine de yüklü karadelikler için düşünülen bazı matematiksel çözümler, dönen karadelikler içerisinde neler olacağının göstergesi olarak kullanılır.” Hintz, Kerr-Newman-de Sitter kara delikleri denilen bu düzgün, dönen kara deliklerin aynı şekilde davranacağını ileri sürüyor.

Hintz, “Patlayıp karadeliğe dönüşen elektrik yüklü bir yıldızla seyahate çıkma fikri  biraz üzücü; Alice, parametreleri yeterli ölçüde uçta olan bu karadeliğin içerisine yolculuk ederse Cauchy ufkunu geçer, hayatta kalır ve evrenin, bir yıldızın başlangıcını tamamiyle bilebileceği bir bölgesine ulaşır", diyor. Yolculuk esnasında ne olacağı ise başlangıç koşullarının tam olarak bilinmemesiyle artık benzersiz bir şekilde belirlenemiyor ve bu yüzden çok zahmetli hale geliyor.

Hintz, bu karadelik türlerini, yerçekimsel dalgalara çarptığında bir kara deliğin nasıl çaldığını, tonlarından ve armonik seslerinden hangisinin en uzun sürdüğünü hesaplayan Cardoso ve meslektaşlarıyla birlikte çalışarak keşfetti. Bazı durumlarda en uzun süren frekans bile Cauchy ufkunun ölüm bölgesine dönmesini engelleyecek kadar hızlı zayıfladı.

Hintz’in çalışması, biri iyi huylu pek çok kara deliğin determinizmi ihlal etmeyeceğini gösterme iddiasında olan diğer çalışmaları da ateşledi; fakat Hintz, ihlal örneklerinin çok fazla sayıda olduğunda hala ısrarcı.

Hintz, “İnsanlar 90’ların ortalarından beri, yani yaklaşık 20 yıldır konuya kayıtsız kaldıklarından olsa gerek, güçlü kozmik sansür her zaman doğrulandı.” diyerek bu bakış açısıyla baş etmeye çalıştıklarını ekliyor.  

Hintz’in çalışması Clay Matematik Enstitüsü ve Kaliforniya Üniversitesi Miller Bilimde Temel Araştırmalar Enstitüsü tarafından desteklendi.

Kaynak: http://news.berkeley.edu/2018/02/20/some-black-holes-erase-your-past/

Etiketler
astrofizik