Ana Sayfa Astronomi Çarpışan karadeliklerden gelen yankılar Stephen Hawking’in en büyük öngörüsünü kanıtlıyor mu?

Çarpışan karadeliklerden gelen yankılar Stephen Hawking’in en büyük öngörüsünü kanıtlıyor mu?

98
İki dev karadelik birbirleri etrafında spiraller yaparak dönüyorlar ve bu sırada iç içe geçmeden önce dahi olağanüstü miktarlarda kütleçekimsel dalga üretiyorlar. Bu görüntü, GW190521'e ait bir nümerik simülasyona ait. Görüntü Referansı: Max Planck Kütleçekimsel Fizik Enstitüsü, N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno, Uç Uzay-Zaman Koşullarını Simüle Etme Kollabarasyonu (Simulating eXtreme Spacetimes; SXS)

1974 yılında Stephen Hawking karadeliklerin sanıldığı kadar “kara” olmadığını, yavaş yavaş termal bir radyasyon ürettiğini ortaya attı. Hawking’in bu tahmini o dönemlerde fizikçileri derinden sarstı çünkü bu demek oluyordu ki karadelikler ışıma yaptığı için sonsuza dek var olamazlar, onun yerine zaman geçtikçe karadeliklerin “buharlaşarak” yok olması lazım. Durum buysa bile “küçücük” bir sorun var: bu kadar sönük bir ışımanın alıcılarımız tarafından algılanmasına olanak yok! Peki bu “Hawking Işıması” bir şekilde “canlandırmak” ve “güçlendirmek” mümkün mü? Kimi astrofizikçiler bunu yapmanın eşiğinde olduklarını iddia ediyorlar ve onlara göre sorumuzun cevabı şu ana kadar gözlenmiş en yüksek kütleli ve tesirli karadelik çarpışmasında gizli.
İddia elbette ki oldukça tartışmalı çünkü elimizdeki bu tekil veriye benzeyen başka kütleçekimsel dalga arayışlarımızda ellerimiz hep boş kaldı.
Mayıs 2019’da ABD’de bulunan Lazer İnterferometrsei Kütleçekimsel Dalga Gözlemevi(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory; LIGO) ile İtalya’da bulunan Virgo kütleçekimsel dalga gözlemevleri toplamda 151 ve 142 Güneşin kütlesine denk kütlelere sahip dev iki karadeliğin birleşmesinden oluşan kütleçekimsel dalgaları(uzay-zamanda yaşana  küçük titreşimler) yakalamayı başardılar. “Bu şu ana kadar gözlenen en yüksek tesirli kütleçekimsel dalga olayı” diyen Norveç’teki Stavanger Üniversitesi’nden Jaheh Abedi, kendisinin de yer aldığı ekiple yayınladıkları makalede Hawking Işımasını bu olayın analizi sonucunda tespit ettiklerini iddia ediyorlar.
GW190521 olarak isimlendirilen bu kütleçekimsel dalga olayı, yalnızca LIGO ve Virgo algılayıcılarına ulaşmakla kalmadı, aynı zamanda çarpışma sırasında ortaya çıkan artık karadeliği de yok etti. Burada ne yaşanmış olduğu tamamen karadelik fiziğinin hangi yaklaşımını doğru bulduğunuza bağlı… Eğer size göre karadelikler tamamiyle Albert Einstein’ın genel görelilik kuramı tarafından açıklanıyorsa, o halde ortada olay ufku-karadeliğe giren hiçbir şeyin kaçamadığı o noktanın sınırı- görüyor olmalıyız. “Standart kabul görmüş karadelik görüntüsü, her türlü ışımaları emen bir olay ufkudur.” diyen İtalya’daki Roma Spienza Üniversitesi’nden Paolo Pani’nin anlatısına göre içeri doğru her şeyi emerek küçülen karadelikler bir süre sonra yok olmalı, yani “buharlaşmalı”.
Fakat burada yaşanan bu anlatı olmayabilir. Kimi fizikçi, kuantum fiziği ile kuantum mekaniğini birleştirerek en bütüncül açıklamayı elde edebileceğimizi düşünüyor. Böyle bir durumda karadeliklerin birleşmesi sonucu ortaya çıkıp içeri doğru çekilen kütleçekimsel dalgaların bir kısmı, o bölgede bulunan aşırı yoğun kütleden dolayı oluşan kuantum etkilerinden dolayı içeriden yansıyor olabilir. Eğer durum buysa karadeliklerin bir iç yapısı olabilmesinin yanısıra, elde ettiğimiz kütleçekimsel dalgaların kimisi yansıma olduğundan elde ettiğimiz verirlerin ortaya çıkış zamanları düşündüğümüzden daha eski olabilir.
Ortaya çıkan bu “yankı” kütleçekimsel dalgaların nasıl açıklanacağı hangi fiziği kullanarak modelleyeceğinize göre de değişiklik gösterecek.  Mesela karadeliğin olay ufkunun hemen dışarısında bulunan bir bölge, sürekli olarak oluşup kaybolan madde anti-madde çiftleriyle dolu oldukça hareketli bir bölge olmalı. Bazen bu çiftlerden bir tanesi karadeliğin içine düşüyor olmalı, bu da diğerinin kaçmasına sebebiyet veriyor olmalı. Bu kaçan atomlar Hawking Işımasıdır. Tahmin edersiniz ki bu da olağanüstü seviyede yavaş bir süreçtir. GW190521’in özelinde Abedi ve çalışma arkadaşlarının iddiasına göre Hawking Işıması bu artık karadeliğin kayboluş sürecini hızlandırmış olmalı.

İki yaklaşım, şüpheli keşif
Araştırmacılar bu “hızlandırılmış” karadelik buharlaşması olayının Hawking Işıması kaynaklı olduğunu düşünüyorlar ve GW190521 olayı sırasında oluşan olayın Hawking Işımasının ilk kanıtı olabileceğini düşünüyorlar. Bu olayı gözlemek için iki farklı yaklaşımı temel alan fiziksel modeller kullanıldı. Birinci metod  standart genel görelilik kuramıyla Hawking ışıma kuramını kıyaslayarak aradaki farka dair ayak izleri bulmaya çalışırken  diğer model Hawking Işımasının “hızlandırılmış” ve “tesiri yükseltilmiş” hallerini bir düzeltme parametresi olarak ekliyor.
İkinci metod oldukça yeni, kimi yanlarıyla birazcık “şüpheli” ve teyit edilmesi için başka benzer kütleçekimsel dalga aktivitelerine ihtiyaç var. Şu anki analizlere göre araştırmacıların bulduğu verinin doğru olduğuna dair istetistiksel olarak yanılma payı yüzde 0.5(200’de 1). Yani bu kadarlık bir ihtimalle bulunan ölçüm gerçek değil ve arkaplan gürültüsü. Fizikçiler için normalde bir keşiften emin olmaları için milyonda bir yanılma payına ihtiyaçları var. Dolayısıyla araştırmayı yayımlayan ekipte yer almayan kimi fizikçi olaya şüpheli yaklaşmakta. Onlardan biri olan Pani “İstatistiksel olarak bu ölçümü tekil bir delil olarak almamız zor.” diyor. Nitekim Abedi de bunu kabul edip ekliyor “Elbette bu çok ‘sesli’ bir sinyal değil, doğru. Hedefimiz yeni nesil daha hassas algılayıcılarda bunu aramak.” Pani de bu konuda Abedi ile aynı fikirde, Avrupa Uzay Ajansı ESA tarafından yürütülen Lazar İnterferometresi Uzay Anteni(Laser Interferometer Space Antenna; LISA) 2030lu yıllarda uzaya fırlatıldığında bu tür çalışmalar için çok daha uygun olacak. Fakat sinyal istatistiksel olarak daha ikna edici olsaydı da Pani, Abedi’nin çalışmasına eleştirel kalmaya devam edeceğini belirtiyor. “Yankılanmış kütleçekimsel dalgaları keşfettiklerini söylüyorlar. Bu çok büyük bir iddia olmanın yanısıra kavramsal olarak bile fizikçi çevrelerinde kabul görmüş bir olgu değil. Kullandıkları model bu çalışmaya böyle bir sonuç vermiş olabilir ama başka modeller bu sonucu vermeyebilir.” diyor.
Geçen ay LIGO, Virgo ve Japonya’da bulunan Kamioka Kütleçekimsel Dalga Algılayıcısı(KAGRA) ortaklaşa bir şekilde bu kütleçekimsel dalgayı incelemeye koyuldular. 15 farklı olaya baktıklarında 14’ünde iki karadeliğini iç içe geçtiğini ve birinde de iki nötron yıldızının çarpıştığını gördüler. Yayınladıkları çalışmada ekip bu kütleçekimsel dalga olaylarının hiçbirinde yankıya benzeyen bir olay görmediklerini belirtmekteler. LIGO ekip üylerinden ABD’deki Chicago Üniversitesi’nden Daliel Holz “Kütleçekimsel dalga yankıları var olsa gerçekten bu çok heyecan verici olurdu ama ikna edici olması için kütleçekimsel dalgayı temel alan birkaç spekülatif derivasyondan ve istatistiksel açıdan ikna edici olmayan bir bulgudan fazlasına ihtiyaç var.” diyorlar. Pani ise bu bulguya dair umulu ve gözünü geleceğe dikmiş durumda ve şöyle ekliyor: “Eğer gelecekteki algılayıcılar sayesinde bu bulgu tasdiklenebilirse, bu olağanüstü bir adım olacak çünkü kuantum mekaniği ile genel göreliliğini muhtemel bağlantılarını bulmaya yaklaşmış olacağız.”

Kaynak: Anil Ananthaswamy, Scientific American

Önceki İçerikSerbest düşen atomları tutarlıca ölçen bir kütleçekimi algılayıcısı üretildi
Sonraki İçerikMercan resiflerini korumanın yolu, aralarındaki bağın kopmamasını sağlamaktan geçiyor