Doğaları bütünüyle bilinmemesine rağmen karadeliklerin belirli basit kuralları takip ettiği düşünülüyordu. Şimdi, fizikçi Stephen Hawking tarafından tahmin edilen ve en meşhur karadelik yasalarından biri yerçekimi dalgalarıyla doğrulandı.
70’lerin başında Stephen Hawking tarafından geliştirilen karadelik alan teorisine göre, karadeliklerin yüzey alanı zamanla azalamazdı. Alan teoremi fizikçileri heyecanlandırdı çünkü düzensizliğin (entropinin) zamanla azalamayacağına dair iyi bilinen bir fizik kuralını yansıtıyor. Bunun yerine, entropi sürekli olarak artar. Astrofizikçi Will Farr, “Karadelik alanlarının esas ve önemli olduğuna dair heyecan verici bir ipucu” diyor.
Yalnız bir karadeliğin yüzey alanı değişmez, sonuçta içeriden hiçbir şey kaçamaz. Yine de, karadeliğin içine bir şey atarsanız, daha fazla kütle kazanacak ve yüzey alanı artacaktır ama gelen obje karadeliği döndürür ve bu yüzey alanını azaltır. Alan kanunu fazladan yüke bağlı olan yüzey alanı artmasının her zaman dönüşe bağlı yüzey alandaki azalmaya ağır basacağını söylüyor.
Bu alan kuralını test etmek için, MIT astrofizikçisi Maximiliano Isi, Farr ve diğerleri içeri doğru spiral çizen ve birleşerek daha büyük bir karadelik oluşturan iki karadelik tarafından karıştırılan uzay zamandaki dalgalanmaları kullandı. Bir kara deliğin yüzey alanı olay ufkuyla (içinden kaçması imkansız olan sınır) tanımlanır. Alan teoremine göre yeni oluşmuş karadeliğin olay ufkunun alanı en az iki kara deliğin toplamından oluşan olay ufku alanından büyük olmalı.
Ekip, Gelişmiş Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi tarafından şimdiye kadar tespit edilen ilk yerçekimi dalgalarından gelen verileri analiz etti. Araştırmacılar birleşmeden önce ve sonrası olarak yerçekimi dalgalarını iki zaman dilimine böldüler ve her periyottaki karadeliklerin yüzey alanlarını hesapladılar. Yeni oluşmuş karadeliğin yüzey alanı başlangıçtaki iki karadeliğin toplamından daha büyüktü ve alan yasasını yüzde 95’lik güven seviyesiyle destekliyordu.
Alan teoremi, karadelikleri ve yerçekimi dalgaları fiziğini açıklayan genel görelilik teorisinin bir sonucudur. Yerçekimi dalgaların önceki analizleri genel göreliliğin tahminlerine hemfikir oldu ve böylece alan yasasının çılgınca çıkamayacağını ima etti ama yeni çalışma alan yasasının “daha açık bir teyidi” konumunda.
Şimdiye kadar genel görelilik karadelikleri iyi açıklıyordu ama biliminsanları karadelikler gibi büyük nesneler için geçerli olan genel göreliliğin, atomlar ve atom altı parçacıklar gibi küçük şeyleri tanımlayan kuantumla tanıştığı yerde olacak şeyleri tamamen anlamıyordu.
Örneğin, karadelikler, Hawking tarafından 70’lerin başında geliştirilen başka bir fikir olan Hawking radyasyonu denilen hafif bir parçacık sisi yayıyordu. Bu etki alan yasasını ihlal eden karadeliklerin küçülmesine izin veren bir etkiydi ancak uzun süreler boyunca, yani LIGO’nun gördüğü hızlı karadelik birleşmesinden görelilik olarak daha etkili olmayacaktı.
Fizikçiler iki alanı yeni, geliştirilmiş bir kuantum kütle çekimi teorisinde birleştirecek gelişmiş bir teori arıyorlar. Karadeliklerin genel görelilik kurallarına uymadaki herhangi bir başarısızlığı, fizikçileri bu yeni teoriyi bulmaları için yönlendirebilir.
Kaynak: https://www.sciencenews.org/article/gravitational-waves-confirm-black-hole-law-predicted-stephen-hawking
