Blog kategorileri
Kara Deliklerin Bilmecesi
.
Evrende, tüm yıldızları yutabilecek, hatta uzayın kendisini yok edebilecek canavarlar var.
Karadelikler.
Onlarca yıldır gizli kaldılar. Fakat artık, bilimadamları, onların keşfedilmemiş bölgelerine girmeye cüret edebiliyorlar. Kara deliklerin, sadece yıldızların ve galaksilerin alemine hükmetmediklerini ortaya çıkardılar. Burada, gezegenimizde hepimizi etkiliyorlar, çünkü karadelikler, gerçekliğin asıl doğasını anlamak için tek anahtar olabilirler.
Dünya gezegenini alın ve bir misket boyutuna sıkıştırın. Çok yoğun bir cisim yaratırsınız, saniyede 297,600 km ile seyahat eden ışık bile onun sıradışı çekim kuvvetinden kaçamaz. Onun ismi bir karadelik.
Astrofizikçiler karadeliklerin, yakıtı tükenen dev yıldızların, kendi ağırlıkları altında çökmeleri ile oluşuyor olabileceğini düşünüyorlar. Çok emin değiliz. Neden? Çünkü karadelikler, kabul edilen fizik yasalarının iflas ettiği yerlerdir. Geniş düşünebilen birkaç kişi, kara deliklerin içinde neler olup bittiğini anlamak için artık dev adımlar atıyorlar. Ve ortaya çıkan yeni fizik yasaları şaşırtıcı bir şey içeriyor sen, ben ve içinde yaşadığımız dünya bir illüzyondan fazlası olmayabilir.
Memleketim olan Mississippi'de bir su kuyusu vardı. Dibinde ne olduğunu görmeye çalışmak için onun karanlık derinliklerine bakmak fikri beni büyülemişti. İçine taş atıp, umutsuzca zayıf bir su sıçraması sesi duymayı deneyerek orada bekledim. Fakat elde ettiğim tek şey sessizlikti. Bir gün ucuz bir oyuncak asker aldım, ona eski bir mendilden paraşüt yaptım ve aşağı süzülmesini izledim. Dibe çarptığında ona ne olacağını merak ediyordum ya da bu içine girilemez karanlıkta sonsuza kadar düşmeye devam ederse ona ne olacaktı. Tıpkı benim eski su kuyusunda yaşadığım gibi bugün, kuramsal fizikçiler de kara delikler tarafından büyüleniyorlar ve onların gerçekte nasıl işlediğini ve bize evren hakkında neler anlatabileceklerini anlamaya çalışıyorlar.
Bu, kulağa bilimkurgu gibi gelen o şeylerden biri, ancak bu çok daha iyi, çünkü bildiğiniz gibi bu gerçek. Bir karadelik, hakkında fikrimiz olmayan bir dünyaya açılan penceredir, hatta henüz uygun şekilde düşünmemize imkan sağlayacak zihinsel altyapıya bile sahip değiliz. Güçlü yerçekiminin bu tuhaf dünyasındasınız, düz çizgilerin artık olmadığı bir yerde. Hatta onu göremezsiniz bile. Aynı anda hem rahatsız edici, hem de heyecan verici.
Karadelik kavramı, yerçekimi yasalarının doğal bir uzantısıdır. Ağır bir nesneye yakın olmanız demek; onun yerçekiminin daha fazla çekmesi, ondan kaçmaya çalışan her şeyi yavaşlatması demektir. Dünyanın yüzeyi, merkeziden 6,400 m uzaktadır. Bu yüzden, yüzeydeki yerçekimi çok güçlü değil. Bir çocuk bile yerçekimine bir veya iki saniye karşı koyabilir. Fakat dünyayı, bütün ağırlığı merkezine gerçekten yakın olacak şekilde sıkıştırabilseydiniz, yerçekimi kuvveti inanılmaz bir güce ulaşırdı. Hiçbir şey yeryüzünden ayrılabilecek kadar hızlı hareket edemezdi. Sadece zıplayan bir çocuk değil , ışık demetleri bile kapana kısılmış olurdu. Eğer ışığın bile kaçamayacağı kadar ağır bir nesne yaratmayı hayal ediyorsanız, o nesneden kaçmak için gereken hızın ışık hızından daha fazla olduğu, çok yoğun bir sistem elde etmeye çalışıyorsunuz demektir.
Şu an ışık hızı saniyede 297,600 km, yani ışık gerçekten hızlı hareket ediyor. Yerçekimi oldukça zayıf. Sanırım bu şaşırtıcı.
Yani bütün gezegen bir roketi çekiyor ve onun dünyadan kaçmak için tek yapması gereken saniyede 11,2 km ile gitmek. Bir karadeliğin yerçekimine ulaşmak için, güneşin tamamını, çapı birkaç kilometreden daha az olacak şekilde sıkıştırmanız gerekirdi.
Böylece, kaçmak için ışıktan daha hızlı hareket eden şeyleri dahi yakalayabilir, yani hiçbir şey kaçamaz ve tümüyle karanlığa gömülürler.
Christian Ott, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde bir astrofizikçi, evrende kara delikler gibi kaç çeşit tuhaf öğenin biçimlenebileceğini anlamaya çalışıyor.
Dev yıldızlar, yakıtları bitip küçülmeye başlarlarsa ne olacağı üzerinde çalışıyor, bu yorulmuş bir maraton koşucusunun nefessiz kalmasıyla karşılaştırılabilir bir süreç. Bazen olgunluk çağında olan bir yıldızı, taze olarak yola çıkan, oksijen tüketen bir koşucuyla karşılaştırabilirsiniz. Yani bu yıldızlarla aynıdır. Helyum içinde yavaşça hidrojen yakıyorlar ve yaktıkları her bir hidrojen çekirdeğinden çokça enerji elde ediyorlar.
Helyum içinde hidrojen yakmaları bittikten sonra, çok daha ağır elementler geride kalır ve yakıt çok daha hızlı azalır. Yani sonunda demirle kalırlar ve bu onların bu onların yakıtlarının bitip tükendiği zamandır. Ve bu aslında bir maraton koşucusunun yarış sırasında kesilmesi gibidir.
Fakat, yiyecek ve içecekle enerjisini geri kazanan bir koşucudan farklı olarak, ölen bir yıldız için geri dönüş yoktur.
Of.
Artık, çekirdeğinde daha fazla ısı ve enerji üretimi olmaz. Sonuçta yerçekimi kendine çekmeye devam etmektedir ve karşı koymak için basınç üreten hiçbir şey kalmadığında kaçınılmaz olarak çökecektir.
Dışa doğru yayılan bir şok dalgası ortaya çıkar. Ve gerçekte bu tüm yıldızı patlatır, biz bu fenomene süpernova diyoruz.
Dev yıldızların ölüm sancısı, astronomların tanıklık ettikleri en dramatik olaylardır.
Çinli yıldızbilimciler 1054'te bir tanesinin patlamasını görmüşlerdi. Gündüz vakti görebilecekleri kadar çok parlaktı.
Diğer iki tanesi, yaklaşık 400 yıl önce patladı. Bu devasa patlamalar, yüzlerce ışık yılı mesafe boyunca, toz ve gazdan oluşan enkaz alanları bıraktılar; bugün hala görünür durumdalar ve genişlemeye devam ediyorlar.
Fakat karadelik araştırmacılarının ilgilendikleri şey patlama değildir, ölen bir yıldızın merkezinde neler olduğudur.
Çağımız astronomları, bizim galaksimizde patlayan bir yıldıza hiç tanık olmadılar. Ancak kuramsal fizikçiler, eğer bir yıldız yeterince büyükse, onun çöken çekirdeğinin bir karadelik oluşturmak üzere
küçüleceğini öngörüyorlar.
Balonun bir yıldız olduğunu hayal edin. Yıldız termonükleer yakıt yakarak hayatta kalıyor ve o bunu yaparken, balonun içindeki süngerler gibi daha ağır elementler ve bir bombanın yaydığına benzer enerji elde ediyor. Yakıtı bitmeye başlayan bir yıldız soğumaya başlar. Ve o soğurken, artık tüm o basınçla desteklenmez ve kendi ağırlığı altında çökmeye başlar. Çok küçük hale gelene kadar çökmeye devam edecek, artık maddeyi sıkıştıran basınca birlikte göğüs geriyorlar. Ve bu aşamada, dünyanın boyutundan biraz daha büyüktür ve birbirlerine gitgide yakınlaşan atomlardaki elektronların baskısı ile desteklenir.
Şimdi, eğer güneşin kütlesinden birkaç kez daha ağırsa, çökmeye de başlayacak. Ve bu çöküşe karşı koyabilecek bir basınç formu yoktur.
Bir karadelik oluşturuncaya kadar içe çökmeye devam edecek. Ama evrende yıldızların böyle tuhaf, ezilmiş cesetleri gerçekten var mı?
Bir süpernovada etrafa fırlatılmış bazı gaz ve toz bulutlarının merkezinde gizleniyor olabilirler mi?
Christian Ott ve onun Caltech'deki kuramsal-astrofizikçi grubu, patlayan yıldızların gerçekten karadelik oluşturup oluşturamayacağını keşfetmeye çalışıyorlar.
Peki, ben genellikle, bilirsiniz, yıldızlar için heyecan duyarım, daha çok patlayanlar için aslında. Bir karadelik elde etmek için ilk olarak düşük, belirli bir açısal momentuma ihtiyaç vardır. Yani önemli derecede dönen bir karadeliğe sahip olmak için çok fazla açısal momentum gerekir.
Karadeliklerin, gerçekten yıldızlar patladığında oluşup oluşmadığını bulmanın iki yolu vardır.
Biri, galaksimizde bir süpernova meydana gelmesini beklemek ve onu uzaktan izlemek için modern astronominin her aracını kullanmak.
Galaktik bir süpernova bize çok fazla bilgi sağlayabilirdi, heyecandan haftalarca uyuyamazdık.
Ancak, ne yazık ki yüzyılda yalnızca bir veya belki iki kere oluyor.
Christian ve takımı farklı bir yaklaşım deniyor, yıldızları çok güçlü süper-bilgisayarlar içinde patlatmak.
Bu kolay bir iş değil. Gerçekte, hiç kimse başaramadı. Ama Christian, ilk olma yolunda ilerliyor. Süpernova, yıldızların çöküşü ve karadelik oluşumunu simüle etmek çok zor çünkü beraberinde bir sürü fizik yasası getiriyor. Bu, yerçekimi için genel görecelik. Sıkışan gazlar için akışkan dinamikleri.
Tanecik fiziği.
Simülasyonları yapmak, gerçekten iyi bir hava tahmini yapmaya çalışmak gibi.
Christian şimdiye kadar, gerçek bir süpernova şeklinde görünecek sanal bir yıldız patlaması yapmakta başarısız oldu.
Fakat fizik ve matematiğin geliştiği yıllarından ardından, belki şimdi bir karadeliğin nasıl doğduğunu tümüyle anlayan ilk kişi olabileceğini düşünüyor.
Adamım, bu bir olay ufku, tam şurada ve bu karadelik de merkezde.
Oo, bunu gördüğümüz ilk an. Şaşırtıcı olan, en umut verici simülasyonlar aslında patlamıyor. Basitçe çöküyorlar. Bu bir patlama değil, inilti. Onun adı süpernova değil, unnova. Aslında her şey sonunda bir karadeliğin içine çöker ve yıldız yavaşça ama kesinlikle öylece gözden kaybolur.
Bu doğru olabilir, birçok yıldız veya yıldızların büyük bir kesimi öylece yokoluyor. Bu konuda bir bilgiye sahip değiliz. Biz hiç bir unnova görmedik. Eğer Christian haklıysa ve karadelikler sessizce oluşuyorsa, o zaman bu kozmik yamyamlar etrafımızdaki geniş alanda saklı olabilirler ve belki bunu asla bilemeyebiliriz.
Karadelikleri bulmak gerçekten son derece zor.
Siyah olmasa ve enerji yayıyor olsa bile, şöyle söyleyelim; yine 20 mil genişliğinde olacaktı.
Ve bir de 10 ışık yılı uzakta olduğunda, en iyi teleskoplara bile sahip olsak onu bulmak imkansız olacaktı. Ama eğer karadeliklerin bulunması tamamen imkansızsa, bunu kimse bu adama söylememiş.
O son 30 yılını bizim galaksimiz olan Samanyolu'nda karadelik avlayarak geçirdi. Ve onun keşfi, evrenin nasıl işlediğiyle ilgili tüm fikirlerimizi altüst edecek.
1931'de, Karl Jansky isimli bir bell telephone araştırmacısı, radyo sinyallerini Atlantik üzerinden Avrupa'ya göndermek için yeni bir sistem deniyordu. Arkaplandaki gürültü onu rahatsız etmişti. 2 yıllık özenli çalışmanın ardından, Jansky parazitlenmenin çoğundan kurtulmuştu.
Fakat tuhaf bir sinyal hiç kaybolmadı. Ne zaman antenini Samanyolu galaksisinin tam kalbindeki yay burcu takım yıldızına çevirse, gürültü en yüksek seviyeye çıkıyordu.
Bu bir yıldızın sebep olabileceği türden bir parazit değildi.
Astronomlar, kuramcıların öngördükleri fakat hiç saptayamadıkları bir nesneden gelip gelmediğini
merak etmeye başladılar, bir karadelikten.
Fakat öğrenmenin hiçbir yolu yoktu.
Galaksimizin merkezi, yoğun bir toz örtüsü yüzünden görüşe kapalıdır. Daha sonra, bir Alman astronom, Reinhard Genzel, günümüzden 25 yıl önce bu pusun içinde görebilmenin bir yolunu buldu. Problem şu ki biz Samanyolu'nda yaşıyoruz ve yaşadığımız bu büyük spiral galaksinin tüm düzlemi göz önünde bulundurulduğunda, galaktik merkez biraz kenarda kalır. Ve bizimle galaktik merkez arasında tüm bu zorlu toz ve gaz katmanı var, bu yüzden onu görsel olarak göremeyiz. Ancak daha uzun dalgaboylarında bu toz pek de etkili değil. Kızılötesi ışık, uzun dalgaboyuyla toz örtüsünü aşmak için mükemmel.
Fakat, dünyanın atmosferindeki su buharını aşma konusunda ise çok kötü. Bu yüzden Reinhard Genzel, dünyanın en yüksek ve en kurak yerine yöneldi Şili'nin Atamaka Çölü'ne.
1992 yılından itibaren o ve takımı, Max Planck Enstitüsü'nde, uzun süren bir mücadele haline gelecek olan, bu tuhaf gürültüye Samanyolu'nun merkezinde tam olarak neyin sebep olduğunu bulma çalışmasına başladılar.
Aslında, Samanyolu'nun merkezinde çok yoğun bir yıldız topluluğu bulduk.
Bu topluluk Samanyolu'nun tam merkezinde ve -bilirsiniz- her şeyin etrafında döndüğü yerdeydi. Ve sonra ilk belirtiler geldi orada bir şey olabilirdi. Reinhard'ın bir önsezisi vardı; karadelik, düzinelerce yıldızın etrafında dönmesine sebep olan, devasa bir yerçekimi merkezi rolü üstleniyor olabilirdi. Bu yüzden uzun bir süre için oraya yerleşti. Her yıl, galaksimizin kalbindeki yıldız kümelerinin hareketini belirleyen farklı fotoğraf serileri çekti. Çok fazla miktardaki bilgiyle
başa çıkılması konusunda kendine yardımcı olması için bir takım kurdu ve uzak yıldızların görüntülerini daha net hale getiren, uyarlamalı optik adındaki yeni tekniği kullandı. Eğer normal bir teleskoptan galaktik merkezin nasıl göründüğüne bakarsanız, şöyle görüntüler elde edersiniz. Uyarlamalı optiklerin etkisini sağda görebilirsiniz.
Görüntüdeki netleşme etkileyici.
Bu gerçekten aynı kare.
Şu iki yıldızı tanıyabilirsiniz, solda bulanık görüntüde ve sağda. Yıllar geçtikçe çarpıcı desen ortaya çıktı. Yıldızlar hareket ediyorlardı gerçekten hızlı hareket ediyorlardı. Bu hiçbir astronomun daha önce görmediği bir şeydi onlarca yıldız, tamamen karanlık ve son derece yoğun bir objenin merkezi etrafında, tehlikeli hızlarda dönüyorlardı.
Bu, karadeliklerin varolduğunun ilk kanıtı olabilir miydi?
Ve eğer öyleyse, galaksimizin tam merkezinde gerçekten onlardan bir tanesi var mıydı?
Bir şeyi görmek için sırasıyla neler yaparsınız veya bir şeyin varlığını kanıtlamak için; ki gerçekte göremediğiniz bir şey, doğru mu? Tanıma dayanarak, karadeliğin, ışığın kaçamadığı bir şey olduğunu düşünebilirdiniz.
Fakat sizin çekim kuvvetiniz var. Güneş sistemini ele alalım.
Peki, merkezde güneşiniz ve etrafında gezegenleriniz var. Dıştaki gezegenler güneşin etrafında çok yavaş dönerler. Ve güneşe yaklaştıkça, gezegenler daha hızlı hareket ederler. Peki aklınızdan güneşi kapattığınızı varsayın. Şu sonuca varmanız gerekir; gezegenlerin yörüngesi etrafında döndüğü, kütlesi bir güneşe denk olan merkezi bir nesne var. Gördünüz mü, bizim yaptığımız şey bu.
Peki, bu gösterilenler yıldızlar. İşte burada tam merkezde, karadeliğin konumu olduğundan kuşkanlandığımız radyo kaynağı var. Bu da, tam yörüngesini belirlemek için 15 yıl boyunca takip ettiğimiz favori yıldızımız.
Sadece S2 adıyla bilinen bu yıldız, olağanüstü hızlarda hareket ediyordu. Merkezdeki karanlık objeye en yakın olduğu anda, Reinhard ve takımı, onun hızını saatte 17,6 milyon km olarak ölçtüler.
Bunlardan öğrendiğimiz şey şudur; gerçekten, tam orada, radyo kaynağının doğrultusunda olan sadece bir merkezi kütle var ve onun kütlesi 4 milyon güneş kütlesi kadardır.
Gerçekten orada karadelik dışında, bilinen bir yapılanma olamaz.
Reinhard Genzel bir karadeliğin ilk ve kesin keşfini yapmıştı. Fakat dahası, Genzel'in takımı, tüm yaşamı boyunca milyonlarca yıldızı yutmuş olabilecek bir nesne buldular.
Astronomlar bunu süper-yoğun karadelik olarak adlandırıyorlar. Ama bu keşfin kötü yanı şudur; giderek tuhaflaşan ve rahatsız edici hale gelen keşiflerin sadece başlangıcı olabilir. Sıradaki, bir karadeliğin içinde neler olup bittiğini bulmak.
Eğer yıldızlar, gezegenler ve hatta insan bu kozmik çukura çok yaklaşırlarsa neler olur?
Hiçbir teleskop, bir karadeliğin içini asla göremez.
Onların gerçekliği nasıl çarpıttıklarını anlamak için bakmaktan vazgeçip, dinlemeyi öğrenmemiz gerekli. Galaksimizin merkezinde gizlenen bir nesne, tamamen görünmez durumda fakat ağırlığı dört milyon yıldız kadar.
Artık astronomlar neredeyse her galaksinin çekirdeğinde bir süper-yoğun karadelik olduğuna inanıyorlar.
Peki nedir onlar?
Bilim-kurgu, karadelikleri bir paralel evrene açılan kapılar veya kozmik zaman makineleri olarak görüyor.
Ancak gerçek bilimadamları, gerçeği bilim-kurgudan daha tuhaf buluyor. Çok büyük ve çok küçüğün ayırt edilemez olduğu bir dünyaya girmek üzeresiniz; gerçeklik ve yanılsamanın bir ve aynı olduğu bir yere.
Astronom Julie Comerford, düzinelerce uzak galaksinin merkezleri üzerine çalışıyor, karadeliklerin izlerini arıyor ve bu zihin bulandırıcı nesneler hakkında daha çok şey öğrenebilmeyi umuyor.
Hangisine bakarsak bakalım, tüm galaksilerin ya da hemen hemen tüm galaksilerin kalbinde, merkezi bir süper-yoğun karadeliğin olduğu ortaya çıkıyor. Süper-yoğun olanlar, güneşin kütlesine oranla bir milyon kat ile bir milyar kat arası daha büyük kütleye sahipler.
Üzerine gaz yağarken bir süper-yoğun karadeliği görebilirsiniz. Ayrıca gaz içine akmadan hemen önce, ısınarak çok miktarda enerji yayar ve gerçekten çok parlak olarak görünebilir.
Ancak Julie bu dev karadelikleri kuşatan gazın akkorlaşmasını incelerken tamamen beklenilmedik bir şey buldu.
Adeta akıl almaz bir ölçekte süren kozmik bir dans vardı. Işıkta bir tane yerine iki tepe noktası gördünüz. Kendi galaksisinde öylece duran bir karadelikten sadece bir tane tepe beklenir, ama biz farklı hızlarda olan iki tane tepe gördük.
Bunda ilginç bir şey olma ihtimali bizi anında etkiledi.
Julie, iki galaksi çarpıştığında ne olacağı hakkında düşünmeye başladı.
Peki ya her ikisinin de merkezlerinde karadelikler varsa bu yoğun nesnelere ne olurdu?
İki galaksi çarpıştığında, merkezlerindeki karadelikler burun buruna çarpışmak yerine bu dönme hareketine ya da dansa başlıyorlar. Ve vals yapan bu karadelikleri, onlardan yayılan ışığa bakarak tespit edebiliyoruz.
Bize karşı hareket eden bir karadelik için daha kısa dalgaboylarında, birbirine karışan bir ışık farkederiz. yani daha mavimsi bir ışık görürüz. Ve bizden uzağa hareket eden bir karadelik için daha uzun dalgaboylarında, dağınık bir ışık görürüz, bu da daha kırmızımsı görünür. Yani bu kırmızımsı ve mavimsi ışıklar, bir karadelik valsinin muhbirleridir.
Bunu her gördüğümüzde, gözlem odasında birbirimizi kutlarız, yani bunun gerçekleştiğine inanamazsınız.
Julie evreni tararken, bu fevkalade dansın tekrar ve tekrar gerçekleştiğine rastlıyor.
Galaksiler boyunca, karadelikler eşleşiyor ve bütün kozmik geceyi dans ederek geçiriyorlar.
Evrenin bugünki yaşının yarısında olduğu zamandan itibaren 90 galaksi tanımladık ve bunlardan 32 tanesinde, başka bir deyişle yaklaşık üçte birinde, bu kırmızı ve mavi işaretleri sergileyen kara delikler olduğunu tümüyle keşfettik.
Başka bir karadelik ile vals yapmakta olan karadeliklerin, böylesine büyük bir kesiminin, galaksilerin merkezinde sabit olmaması oldukça şaşırtıcıydı.
Janna Levin gibi bilimadamları, vals yapan karadeliklerin keşfinin, onların içinde ne olduğunu öğrenmek adına, tamamen yeni bir yol açacağına inanıyorlar, çünkü onların dansı sadece görsel olmayabilir.
Aynı zamanda işitsel de olabilir.
Albert Einstein'ın bilimsel görüşü, uzay ve zamanı, yerçekimi tarafından çarpıtılabilir esnek bir malzeme olarak öngördü. Bir karadelik bu malzemede yalnızca çok derin bir kuyudur.
İki karadelik bir diğerine yaklaştığında, iki yörüngeli hale gelen bu kuyular uzay-zamanı karıştırır ve açık evren boyunca seyahat edebilen dalgalar gönderirler. Ve bu dalgalar ışık hızında hareket ederek evren boyunca yayılırlar.
Karadelikleri ışıkla birlikte görmeyi ummayabiliriz ama belki bir şekilde duyabiliriz, tabii eğer uzay-zaman üzerinde dalgalanan örtüyü kaldırabilirsek.
Geçen birkaç yıl boyunca Janna ve meslektaşları, karadeliklerin bir diğer karadelik etrafında dönerken çıkardıkları sesleri kestirmeye çalıştılar.
Hesaplamalar kalbi zayıf olanlara göre değildir.
İki devasa nesne, uzay-zaman denizinde bir fırtına kopardığında neler olduğunu modellemek çok ciddi matematik yükü getiriyor yani aylarca süren süperbilgisayar hesaplamaları gerektiriyor. Bu, daha büyük bir karadeliğin etrafındaki küçük bir karadeliğin yörüngesi ve o gerçekten, uzay-zamanın bir davul olduğunu düşünürsek; davula vuruş sesleri çıkarıyor.
Peki, o gerçekten davula vurur gibi ses çıkartıyor.
Hızla daha yüksek bir frekansa çıkmaya başlıyor ve bu büyük karadeliğin içine düşüp boğazından geçene kadar sürüyor. Sonra ikisi birden ses çıkaracaklar ve günün sonunda tek bir karadelik olacaklar. Ve sonunda, o sadece bir çeşit tuhaf cıvıltı sesi çıkarır. Çünkü karadelikler, etraflarındaki uzay-zamanı fazlasıyla karıştırırlar, bir karadeliğin bir diğer karadelik etrafındaki yörüngesi, güneşin etrafında dönen dünyanın yörüngesiyle benzerlik göstermez.
Bir yörünge bir karadeliğin çevresine gelebilir ve etrafında dönerken yörüngeden çıkmadan önce bir tam çember yapabilir.
Böylece bir oval yerine, üç yapraklı bir yonca deseni elde edersiniz. Bu yonca yaprağı deseni simülasyonlarda ortaya çıkmaya devam ediyordu.
Janna çok şaşırmıştı, çünkü evrendeki çok ağır iki nesnenin birbiri etrafındaki hareketi, en hafif iki nesnenin birbiri etrafındaki hareketiyle esrarengiz bir benzerlik taşıyordu. atomun içindeki minik protonlar ve elektronlarla. Büyük karadeliğin çekirdek olduğu ve hafif karadeliğin elektron gibi davrandığı bir çeşit klasik atom inşa edebiliriz. Ve mantık olarak, birlikte gerçek bir atom oluştururlar. Nasıl olur da çok ağır bir nesne, çok hafif atomaltı bir parçacık gibi davranabilir?
Sıradan nesneler hakkında konuşursak veya insanlar da olabilir; asla tamamen aynı olamazlar.
Demek istediğim; beni klonlamayı deneyebilirsiniz, ancak benim farklı kopyalarım yine tamamen aynı olmazlar.
Bu mantıkla, insanlar ve sıradan nesneler, temel parçacıklara benzemezler diyebiliriz. Onlar ayırt edilebilirler. Fakat karadelikler bundan oldukça farklıdır. Karadelikler, temel parçacıklara benzerler ve bu çok şaşırtıcı, çünkü onlar devasa, makroskopik nesnelerdir.
Şu an için bu fikir sadece beklenmedik bir sürpriz gibi. Ama sadece 5 yıl içinde, süper-hassas detektörler, uzayda birbiri etrafında dönen iki yoğun karadeliğin oluşturduğu dalgaları yakalamaya elverişli hale gelebilirler. Ve o zaman bize, karadeliklerin gerçekten minik atomlar gibi davranıp davranmadıklarını söyleyecekler. Ancak çok büyük ile çok küçük arasındaki bu bağlantı, yaşayan en ünlü iki fizikçi arasında çoktan bir savaşın alevlenmesine yol açtı bile.
Onlardan biri Stephen Hawking. Diğeri ise Güney Bronx'ta bir su tesisatçısı olarak hayata başladı ve şimdi Albert Einstein'dan bu yana fizikteki en devrimci fikri geliştirmek için karadelikleri kullanıyor. gerçekliğin hakikaten ters yüz olduğu bir fikir.
Karadelikler, evrendeki en yoğun nesnelerdir. Bazılarının ağırlığı, güneşten bir milyar kat kadar fazla gelir. Fakat hiç kimse ne kadar büyük olduklarını gerçekten bilmiyor. Tüm bu kütle, bir atomdan daha küçük bir boşluğa sığabilirdi. Burası tam da fiziğin raydan çıktığı nokta.
Albert Einstein'ın görecelik kuramı yerçekimini oldukça güzel açıklar, ancak sadece çok büyük nesnelerde işler, maddenin küçük yapıtaşları atomlarda ise işe yaramaz.
Einstein'dan beri çok şey öğrendik, ama her nasılsa yerçekimi doğadaki öğrendiğimiz diğer her şeyden ayrı duruyor. Bir tarafta madde var ve diğer tarafta da yerçekimi var. Ve bu ikisini biraraya getirip, onları tek bir fizik yasası olarak anlayabilmek için büyük bir hırsa sahibiz.
Çok büyük ve çok küçüğün fiziğini birleştirme konusunda ilk adım, 1974 yılında, Stephen Hawking'in zihninden geldi.
Çok küçüğün kuramı, kuantum mekaniği; uzay boşluğunun, eş olarak biranda varolan ve sonra diğerini kısa bir süre içinde yok eden parçacıklar ve anti-parçacıklar ile fokurduyor olabileceğini öngörüyor.
Bu parçacıklar çok kısa bir süre için varolurlar, bu yüzden onlar gerçekliğin bir parçası olarak düşünülemezler.
Fizikçiler, onları sanal parçacıklar olarak adlandırırlar. Fakat Hawking, evrende, bu parçacıkların gerçek hale gelebileceği özel bir yer olduğunu farketti.
Bir karadeliğin çevresinde, "olay ufku" olarak adlandırılan görünmez bir çizgi vardır. Bu çizginin dışında, karadeliğin çekim gücü ışığı yakalamak için çok zayıftır.
İçinde ise hiçbir şey onun çekiminden kaçamaz. Eğer sanal parçacıkların bir çifti olay ufkunun hemen dışında oluşursa, çiftlerden biri, yeniden birleşmeye fırsat bulamadan önce bu dönüşü olmayan noktaya doğru seyahat edebilir, karadeliğin içine düşer ve eşini gerçek ışıma olarak açması için terkeder.
Hawking ışıması.
Eğer Hawking haklıysa, karadelikler gerçekte siyah olmamalı. Hafifçe parlıyor olmalılar. Hiç kimse Hawking ışımasını, şu ana kadar bir karadeliğin yanından saptayamadı. Gerçekte bu ışıma çok belirsiz ve karadelikler çok uzakta, bu yüzden galiba bu hiç mümkün olmayacak.
Ancak Jeff Steinhauer, Hawking'in teorisini test etmek için bir yol bulduğunu düşünerek, fizik dünyasına şok dalgaları gönderiyor. O bir karadeliği yakından görmüş olan, gezegendeki tek kişi. Aslında bir karadeliği nasıl oluşturacağını öğrendi.
Benim karadeliğim hiç tehlikeli değil. O sadece ses dalgalarını emen, sonik bir karadelik. Yalnızca 100,000 atomdan oluşan çok küçük bir madde. Ve eminim ki eğer dairemin çevresine bir sonik karadelik koymuş olsam, komşularım bundan hoşlanırlardı, tabii böyle bir şey olmayacak.
İsrail'deki Technion fizik departmanının bodrumunda müzikle uğraşmadığı zamanlarda, üst kattaki laboratuarında oluyor.
Jeff Steinhauer'in sonik karadelik yapma reçetesi, rubidyum atomlarının -459 fahrenhaytın altına soğutulmuş küçük bir miktarıyla başlıyor. Bu çok soğuk atomlarla çalışıyorken, tesadüfen bir fenomene rastladım. Atomlar aslında ses hızından daha hızlı akarken, eğer akıntıya karşı ilerlemeye çalışan ses dalgaları olursa ileri gidemiyorlar. Ve bu, ışık dalgalarının gerçek bir karadeliğin çekim gücünden kaçamamasıyla beklendiği gibi benzerlik gösteriyor. Hatta bu karadelik ışığı değil de sadece sesi yakalıyor olduğu halde, kozmik kuzeniyle aynı kuantum mekaniği yasalarına tabidir.
Eğer Hawking'in karadelikler hakkındaki kuramı doğruysa; Jeff'in, minik ses dalgalarının kaçışını saptayabilmesi gerekir.
Ses dalgası çiftleri olması gerekiyor, bir tane sağ tarafta ve bir tane de sol tarafta. Kuantum fiziğine göre biranda oluşmuş olacaklar. Bu rastlanması zor Hawking ışıması.
Jeff henüz bu zor yakalanır ışımayı tespit edemedi.
Fakat bir sene içinde deneyini yenileyip tespit edebileceğine inanıyor. Hiç kimse yeni haberleri, Leonard Susskind'den daha büyük hevesle bekleyemez. O, son 30 yılının büyük kısmını, Hawking ışımasını ve onun taşıdığı anlamı düşünerek harcadı.
Bugün, dünyanın önde gelen kuramsal fizikçilerinden biri. Fakat yola böyle başlamadı.
16 yaşındayken bir su tesisatçısıydım. Güney Bronx'taki apartmanların tuvaletlerini, kanalizasyonlarını ve bunun gibi şeyleri onarmak, hayatımın geri kalanında yapmak istediğim şey değildi.
Ne zaman fizikle ilgili kıyaslamalar yapsam, bana hep tesisatçılıkla aralarında benzer bir şeyler var gibi görünür. Karadelikler hakkında takrar ve tekrar kullandığım benzetme ise suyun borudan aşağı akmasıdır. Tüplerle yapılan çok şeyin olduğu sicim teorisi buluşu, hatta bazı insanlar bunun için adı "tesisatçı Susskind teorisi" olmalıydı diyorlar.
Leonard Susskind'in karadeliklere olan ilgisi, 30 yıl önce Stephen Hawking'in bir konuşmasını dinlediğinde başladı . şiddetli bir tepkiyi tetikleyen bir konuşma.
Stephen Hawking'i ilk kez, San Fransisco'da bir konferans verirken duydum; karadeliklerin, "bilginin korunması" olarak adlandırılan fiziğin en temel prensibini ihlal ediyor göründüğüne dair olağanüstü bir iddiayı ortaya attığı konuşmasıydı.
Karadelik ışımasıyla ilgili çığır açan çalışmasından 7 yıl sonra, Hawking onun mantıksal sonucu hakkında fikir sahibi olmuştu.
Bir karadelik, çekirdeğine emdiği her ons malzeme için, olay ufkundan eşdeğer miktarda enerji yayıyor olmalıydı.
Ancak bir karadeliğin merkezi ve olay ufku arasında fiziksel bağ olmadığından, bu iki olgu herhangi bir bilgi paylaşıyor olamazdı. İşte bu, olaya temel fizik prensipleri doğrultusunda bakıldığında bir felaketti.
Fiziğin temel prensipleri, bilgiyi kaybedemezsiniz der. Bir soluk almanıza izin vereyim. Burada bir lavabo var. Bu kırmızı mürekkebi damlatarak, lavabonun içine mors kodları şeklinde bir mesaj gönderdiğimizi düşünün.
Drip, drip, drip, drop, drip.
Kırmızı mürekkebin etrafta döndüğünü görüyorsunuz, ama eğer birkaç saat beklerseniz, kırmızı mürekkep suyun içinde baştan başa dağılmaya başlayacaktır.
"Vay canına, bilgi açık bir şekilde kayboldu" diyebilirsiniz. artık kimse yeniden oluşturamaz. Fakat fizik prensiplerinin özüne göre, hayır;
bilgi orada.
Eğer herbir molekülü ayrı ayrı izleyebilseydiniz, bu mesajı yeniden oluşturabilirdiniz.
Yeniden oluşturabilmek ve tüm bu devinimi takip edebilmek insanoğlu için çok zor olabilir, ancak fizik onun orada olduğunu söylüyor. Fakat Stephen Hawking, evrende bu yasanın kırılmış olabileceği özel yerler olduğunu iddia etti.
Bilgi karadeliğin içinegittiğinde ne oluyor?
Stephen'a göre cevap; "kuyudan aşağı gider ve tamamen evrenimizden yokolur" idi.
Bu fiziğin en kutsal prensibinin temel bir ihlaliydi. Ve ben kişisel olarak gerçekten şok oldum. Eğer Hawking'in iddiası doğruysa, bu modern fiziğin büyük kısmının ciddi şekilde kusurlu olduğu anlamına gelir.
Karadelikler hayatlarını yıldızları yiyerek geçiriyor ve geride, onlara ne olduğu hakkında bir kayıt bırakmıyor olurlardı.
Evrende başka hiçbir şey bunu yapmıyor.
Bir nükleer bombanın şiddetli patlaması, etrafındaki her şeyi buharlaştırabilir, ancak tüm o bilgi, -ne kadar karışmış olursa olsun, yine evrende kalır.
Hawking'e göre karadelikler bilgiyi karıştırmazlar. Onu tamamen yokederler. 1981 ve sonrasındaki zamanda bu bende takıntı halini almıştı. Karadeliklerle ilgili soruları aklımdan çıkaramıyordum.
Bu tartışma kısa sürede büyüyerek bu iki adamı aşar ve tüm fiziği içine çeker.
Bu bahiste kazanan için övünme hakkından fazlası var. Bunun evreni algılama şeklimizi etkileyeceği sonucu ortaya çıkıyor.
Samanyolu'na saçılmış, belki 100 milyon karadelik var. Sönmüş yıldızların bu kara artıklarına yaklaşan her şey, yoğun çekim alanı tarafından çekilir.
Fakat bir karadeliğin içine düşen şeylere gerçekte ne olur? Basitçe varoluştan silinirler mi, yoksa karadelik onları hatırlar mı?
Bunlar karadelik savaşının savaş hatları , başlatanların hayal etmiş olamayacağı sonuçlar ile bir savaş.
İki büyük akıl arasındaki bir savaş.
Bir tarafta ünlü fizikçi Stephen Hawking, diğer tarafta, fiziğin zor bir dalı olarak ünlenmiş sicim teorisinin yaratıcılarından biri; Leonard Susskind.
Stephen Hawking, karadeliklerin yuttukları her şeyi, iz bırakmadan yokettiklerini savunuyor.
Leonard Susskind ise hararetle karşı çıkıyor. Ve 10 yıl boyunca, Hawking'in, karadeliklerin yuttukları maddeleri ışımaları konseptinde herhangi bir hata bulmak için mücadele etti.
Bir şekilde karadeliğin içine düşen nesnelerin, çok çok uzaktan, parçacıkların düştüğü yerden açığa çıkan Hawking ışımasıyla herhangi bir şey yapabilmeleri, akıl almaz bir düşünceydi. Sonra probleme farklı bir şekilde bakmaya başladı. Buna "ölü ve diri paradoksu" diyelim. Bu, başrollerinde Alice isimli bir astronotun, onun arkadaşı Bob'ın ve bir karadeliğin oynadığı kozmik bir düşünce deneyimidir.
Bob bir uzaygemisiyle karadeliğin yörüngesine giriyor ve Alice karadeliğin içine atlamaya karar veriyor. Bob ne görür ve Alice ne görür?
Peki, Bob Alice'in karadeliğe doğru düştüğünü görüyor, ufka yaklaştıkça yaklaşıyor, fakat yavaşlıyor.
Çünkü karadeliğin çekim kuvveti olay ufkuna yakın olan uzay ve zamanı şiddetle çarpıtıyor,
Einstein'ın görecelik kuramına göre;
Bob, Alice'in giderek yavaşladığını ve sonunda durduğunu görecek. Yani, Bob'un görüş açısından, Alice yüzünde büyük bir gülümsemeyle, basitçe, tamamen hareketsiz duruma geliyor. Ve hikayenin sonu.
Karadeliğe doğru düşmek, Alice için sonsuza kadar sürüyor. Diğer tarafta ise, Alice'in olanlarla ilgili tamamen farklı bir açıklaması var. Ufka doğru açık ve sorunsuz şekilde düşüyor, acı veya darbe hissetmiyor.
Sadece içeriye yaklaştıkça rahatsızlık hissetmeye başlıyor. Ve bu noktada, giderek daha çok bozulmaya başlıyor, ona ne olduğuyla ilgili detaylara girmek istemiyorum.
Hoş değil.
Aynı olaya ait bu iki açıklama birbiriyle ilgisiz görünüyor.
Birinde Alice olay ufkunda takılıp kalır. Diğerinde oraya doğru yelken açar. Birinde ölür.
Diğerinde, canlı olarak zamanda donup kalır. Ama sonra birden, Leonard Suskind, bu paradoksun nasıl çözüleceğinin ve karadelik savaşının nasıl kazanılacağının farkına vardı.
Peki, sicim teorisini için geliştirdiğimiz bazı fikirlerin bu problemi, bu paradoksu çözebileceğini düşünmeye başladım.
Sicim teorisi hakkında düşünmenin bir yolu da, bu basit parçacıkların aslında göründüklerinden fazlası olduğunu anlamaktır.
Buradaki pervaneyi görüyor musunuz?
Bu pervane -- çok hızlı döndüğünde, tek gördüğünüz merkezi bir göbektir.
Basit bir tanecikten daha farklı görünmez. Ama eğer onu dönerken yakalayabilecek kadar yüksek hızlı bir kameranız olsaydı, onda daha önce farkettiğinizden daha fazlası olduğunu keşfedebilirdiniz.
Kanatları var.
Ve kanatlar daha büyük görünmesine sebep olabilir.
Sicim teorisinde, basit bir taneciğin, titreşimlerin üstünde titreşimleri vardır.
Bu durum, bu pervanede de varolan duruma benzer, kanatlarının sonunda, daha çok pervaneleri vardır.
Ve bu pervaneler de, kanatlarının sonunda pervanelere sahiptir, sonsuza kadar, herbir pervane bir öncekinden daha hızlı ilerler.
Çok çok yüksek hızlı bir kamerayla yakalayabildiğinizde, sürekli daha fazla yapının odak noktasına geldiğini görebilirdiniz ve tanecik büyüyor gibi görünebilirdi.
Ve bu büyüme sonu gelmeksizin devam edebilirdi, ta ki tüm evreni doldurana kadar.
Leonard, bir karadeliğin ultra yüksek hızlı bir kameraya benzediğini farketti.
Nesneler olay ufkuna yaklaşırken, karadelik onları yavaşlatıyor gibi görünüyor. Diğer bir düşünsel deneyimin zamanı.
Karadelik, Bob ve Alice geri döndü, fakat bu sefer Alice' in, bir sicim teorisi pervanesi tarafından desteklenen bir uçağı var.
Alice için değişen fazla bir şey yok. Kokpitte oturuyor ve olay ufkuna doğru uçuyor, tüm bu süre boyunca gördüğü tek şey, pervanesinin merkezi göbeği. Ve karadeliğin kalbinde yine aynı korkunç kaderi yaşıyor, bu kez bir miktar uçak enkazı da ona eşlik ediyor.
Bob'un gördükleriyse çok farklı.
Öyle ki, ilk olarak ilk pervanenin varolduğunu görüyor. Ardından daha da yavaşladığında, dış pervanelerin sırasıyla bir bir varolduğunu görmeye başlıyor. Ve tüm pervaneler için sonuç;
gitgide büyümek, daha büyümek, daha da büyümek ve sonunda tüm ufku kaplamaya yetecek kadar büyük olmaktır.
Bu iki görüntü artık pek bağdaştırılabilir görünmüyor.
Alice ya karadeliğin merkezinde pelte olur ya da tüm olay ufkuna bulaşır.
Leonard'ın elinde, bu yeni görme yaklaşımı için bir isim var holografik prensip. Düşünmeye başladım, hey, bir dakika bekleyin bu korkunç şekilde, kulağa bir hologram gibi geliyor.
Merkezde Alice var, eğer oraya bakarsam, ona ufuk demek istemiyorum.
Ona sadece yüzey ya da tabaka diyeyim.
Tüm göreceğiniz tamamen birbirine girmiş bir karışıklık ve her nasılsa onlar tam olarak aynı şeyi temsil ediyorlar.
Leonard'ın fikri, karadeliğin olay ufkunun, merkezdeki üç boyutlu nesnenin iki boyutlu bir temsili olduğu, bu bilgi kaybı sorununu çözüyor.
Bir karadeliğe düşen her nesne, hem merkezi kütlede, hem de olay ufkundaki yanardöner hologramda izlerini bırakıyor.
Karadelik, olay ufkundan Hawking ışımasını yayarken, bu ışıma içeri düşen şeylere bağlıdır.
Bilgi kaybolmaz.
2004 yılında Dublin'deki bir bilim konferansında, Hawking yenilgiyi kabul etti.
Karadelikler bilgiyi yoketmezler.
Leonard Susskind karadelik savaşını kazanan taraf oldu.
Fakat bundan çok daha fazlasını yapmış olabilir, çünkü bu teori yalnızca karadeliklere uygulanmıyor.
Bizi, tüm gerçekliği yeni bir yolla algılamaya da zorluyor.
Bu sanki, sizin ve benim için ve bu odada bulunan diğer şeyler için iki farklı tanımlama varmış gibi;
bunlardan biri normal olan, algılanan üç boyutlu gerçeklik, diğeri ise odanın duvarlarındaki bir çeşit holografik görüntü olan, tamamen birbirine karışmış ama hala aynı ve kesin bilgiyi içinde barındıran gerçeklik.
Bu fikir şu an var, artık bir fikir değil. Bu gerçekten basit bir fizik prensibi;
bilgi, evrenin kıyılarında bir tür holografik filmde depolanır.
Bir anlamda, üç boyutlu uzay, gerçekliğin sadece bir versiyonudur.
Diğer versiyon ise evrenin milyarlarca ışık yılı uzaktaki kıyısında, düz bir holografik filmde varolur.
Bu iki gerçekliğin neden birarada varolduğu şu an fiziğin çözmesi gereken en büyük muammadır.
Tüm bunların sonucunda ortaya çıkan en büyük meydan okumalardan biri uzay kendisini anlamaktır. Uzayda depolanan tüm bilgiler iki boyutlu bir hologram olarak depolanıyorken, neden uzayın kendisi üç boyutludur?
Bu sorunları karadelikler ortaya çıkarıyor ve tartışmaları da körüklüyorlar, çünkü onlar pratikte olağan uzayın daha fazla varolamadığı yerlerdir.
Bu arada, bana uzayın nasıl ortaya çıktığıyla ilgili sorular sorulursa, söyleceğim şey basitçe, "üzerinde düşünüyoruz" olur.
Onu anlamıyoruz.
Karadelikler neredeyse bir asırdır cazibenin merkezi oldular.
Onların hakkında; zaman makinesi olduklarına, paralel evrenlere çıkan kısayollar olduklarına, günün birinde dünyayı yiyecek canavarlar olduklarına dair düşüncelerimiz var.
Yani, bu düşüncelerden herhangi biri, bir gün gerçeğe dönüşebilir.
Ancak şu anda, tam burada, karadeliklerin üzerimizde derin etkisi var.
Onların yanardöner, holografik yüzeyleri, bize, burada düşündüğümüz her şeyin oraya, gizemli evrenimizin uzak bir kıyısına yansıtıldığını anlatıyor gibi görünüyor.
Karadelikler.
Onlarca yıldır gizli kaldılar. Fakat artık, bilimadamları, onların keşfedilmemiş bölgelerine girmeye cüret edebiliyorlar. Kara deliklerin, sadece yıldızların ve galaksilerin alemine hükmetmediklerini ortaya çıkardılar. Burada, gezegenimizde hepimizi etkiliyorlar, çünkü karadelikler, gerçekliğin asıl doğasını anlamak için tek anahtar olabilirler.
Dünya gezegenini alın ve bir misket boyutuna sıkıştırın. Çok yoğun bir cisim yaratırsınız, saniyede 297,600 km ile seyahat eden ışık bile onun sıradışı çekim kuvvetinden kaçamaz. Onun ismi bir karadelik.
Astrofizikçiler karadeliklerin, yakıtı tükenen dev yıldızların, kendi ağırlıkları altında çökmeleri ile oluşuyor olabileceğini düşünüyorlar. Çok emin değiliz. Neden? Çünkü karadelikler, kabul edilen fizik yasalarının iflas ettiği yerlerdir. Geniş düşünebilen birkaç kişi, kara deliklerin içinde neler olup bittiğini anlamak için artık dev adımlar atıyorlar. Ve ortaya çıkan yeni fizik yasaları şaşırtıcı bir şey içeriyor sen, ben ve içinde yaşadığımız dünya bir illüzyondan fazlası olmayabilir.
Memleketim olan Mississippi'de bir su kuyusu vardı. Dibinde ne olduğunu görmeye çalışmak için onun karanlık derinliklerine bakmak fikri beni büyülemişti. İçine taş atıp, umutsuzca zayıf bir su sıçraması sesi duymayı deneyerek orada bekledim. Fakat elde ettiğim tek şey sessizlikti. Bir gün ucuz bir oyuncak asker aldım, ona eski bir mendilden paraşüt yaptım ve aşağı süzülmesini izledim. Dibe çarptığında ona ne olacağını merak ediyordum ya da bu içine girilemez karanlıkta sonsuza kadar düşmeye devam ederse ona ne olacaktı. Tıpkı benim eski su kuyusunda yaşadığım gibi bugün, kuramsal fizikçiler de kara delikler tarafından büyüleniyorlar ve onların gerçekte nasıl işlediğini ve bize evren hakkında neler anlatabileceklerini anlamaya çalışıyorlar.
Bu, kulağa bilimkurgu gibi gelen o şeylerden biri, ancak bu çok daha iyi, çünkü bildiğiniz gibi bu gerçek. Bir karadelik, hakkında fikrimiz olmayan bir dünyaya açılan penceredir, hatta henüz uygun şekilde düşünmemize imkan sağlayacak zihinsel altyapıya bile sahip değiliz. Güçlü yerçekiminin bu tuhaf dünyasındasınız, düz çizgilerin artık olmadığı bir yerde. Hatta onu göremezsiniz bile. Aynı anda hem rahatsız edici, hem de heyecan verici.
Karadelik kavramı, yerçekimi yasalarının doğal bir uzantısıdır. Ağır bir nesneye yakın olmanız demek; onun yerçekiminin daha fazla çekmesi, ondan kaçmaya çalışan her şeyi yavaşlatması demektir. Dünyanın yüzeyi, merkeziden 6,400 m uzaktadır. Bu yüzden, yüzeydeki yerçekimi çok güçlü değil. Bir çocuk bile yerçekimine bir veya iki saniye karşı koyabilir. Fakat dünyayı, bütün ağırlığı merkezine gerçekten yakın olacak şekilde sıkıştırabilseydiniz, yerçekimi kuvveti inanılmaz bir güce ulaşırdı. Hiçbir şey yeryüzünden ayrılabilecek kadar hızlı hareket edemezdi. Sadece zıplayan bir çocuk değil , ışık demetleri bile kapana kısılmış olurdu. Eğer ışığın bile kaçamayacağı kadar ağır bir nesne yaratmayı hayal ediyorsanız, o nesneden kaçmak için gereken hızın ışık hızından daha fazla olduğu, çok yoğun bir sistem elde etmeye çalışıyorsunuz demektir.
Şu an ışık hızı saniyede 297,600 km, yani ışık gerçekten hızlı hareket ediyor. Yerçekimi oldukça zayıf. Sanırım bu şaşırtıcı.
Yani bütün gezegen bir roketi çekiyor ve onun dünyadan kaçmak için tek yapması gereken saniyede 11,2 km ile gitmek. Bir karadeliğin yerçekimine ulaşmak için, güneşin tamamını, çapı birkaç kilometreden daha az olacak şekilde sıkıştırmanız gerekirdi.
Böylece, kaçmak için ışıktan daha hızlı hareket eden şeyleri dahi yakalayabilir, yani hiçbir şey kaçamaz ve tümüyle karanlığa gömülürler.
Christian Ott, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde bir astrofizikçi, evrende kara delikler gibi kaç çeşit tuhaf öğenin biçimlenebileceğini anlamaya çalışıyor.
Dev yıldızlar, yakıtları bitip küçülmeye başlarlarsa ne olacağı üzerinde çalışıyor, bu yorulmuş bir maraton koşucusunun nefessiz kalmasıyla karşılaştırılabilir bir süreç. Bazen olgunluk çağında olan bir yıldızı, taze olarak yola çıkan, oksijen tüketen bir koşucuyla karşılaştırabilirsiniz. Yani bu yıldızlarla aynıdır. Helyum içinde yavaşça hidrojen yakıyorlar ve yaktıkları her bir hidrojen çekirdeğinden çokça enerji elde ediyorlar.
Helyum içinde hidrojen yakmaları bittikten sonra, çok daha ağır elementler geride kalır ve yakıt çok daha hızlı azalır. Yani sonunda demirle kalırlar ve bu onların bu onların yakıtlarının bitip tükendiği zamandır. Ve bu aslında bir maraton koşucusunun yarış sırasında kesilmesi gibidir.
Fakat, yiyecek ve içecekle enerjisini geri kazanan bir koşucudan farklı olarak, ölen bir yıldız için geri dönüş yoktur.
Of.
Artık, çekirdeğinde daha fazla ısı ve enerji üretimi olmaz. Sonuçta yerçekimi kendine çekmeye devam etmektedir ve karşı koymak için basınç üreten hiçbir şey kalmadığında kaçınılmaz olarak çökecektir.
Dışa doğru yayılan bir şok dalgası ortaya çıkar. Ve gerçekte bu tüm yıldızı patlatır, biz bu fenomene süpernova diyoruz.
Dev yıldızların ölüm sancısı, astronomların tanıklık ettikleri en dramatik olaylardır.
Çinli yıldızbilimciler 1054'te bir tanesinin patlamasını görmüşlerdi. Gündüz vakti görebilecekleri kadar çok parlaktı.
Diğer iki tanesi, yaklaşık 400 yıl önce patladı. Bu devasa patlamalar, yüzlerce ışık yılı mesafe boyunca, toz ve gazdan oluşan enkaz alanları bıraktılar; bugün hala görünür durumdalar ve genişlemeye devam ediyorlar.
Fakat karadelik araştırmacılarının ilgilendikleri şey patlama değildir, ölen bir yıldızın merkezinde neler olduğudur.
Çağımız astronomları, bizim galaksimizde patlayan bir yıldıza hiç tanık olmadılar. Ancak kuramsal fizikçiler, eğer bir yıldız yeterince büyükse, onun çöken çekirdeğinin bir karadelik oluşturmak üzere
küçüleceğini öngörüyorlar.
Balonun bir yıldız olduğunu hayal edin. Yıldız termonükleer yakıt yakarak hayatta kalıyor ve o bunu yaparken, balonun içindeki süngerler gibi daha ağır elementler ve bir bombanın yaydığına benzer enerji elde ediyor. Yakıtı bitmeye başlayan bir yıldız soğumaya başlar. Ve o soğurken, artık tüm o basınçla desteklenmez ve kendi ağırlığı altında çökmeye başlar. Çok küçük hale gelene kadar çökmeye devam edecek, artık maddeyi sıkıştıran basınca birlikte göğüs geriyorlar. Ve bu aşamada, dünyanın boyutundan biraz daha büyüktür ve birbirlerine gitgide yakınlaşan atomlardaki elektronların baskısı ile desteklenir.
Şimdi, eğer güneşin kütlesinden birkaç kez daha ağırsa, çökmeye de başlayacak. Ve bu çöküşe karşı koyabilecek bir basınç formu yoktur.
Bir karadelik oluşturuncaya kadar içe çökmeye devam edecek. Ama evrende yıldızların böyle tuhaf, ezilmiş cesetleri gerçekten var mı?
Bir süpernovada etrafa fırlatılmış bazı gaz ve toz bulutlarının merkezinde gizleniyor olabilirler mi?
Christian Ott ve onun Caltech'deki kuramsal-astrofizikçi grubu, patlayan yıldızların gerçekten karadelik oluşturup oluşturamayacağını keşfetmeye çalışıyorlar.
Peki, ben genellikle, bilirsiniz, yıldızlar için heyecan duyarım, daha çok patlayanlar için aslında. Bir karadelik elde etmek için ilk olarak düşük, belirli bir açısal momentuma ihtiyaç vardır. Yani önemli derecede dönen bir karadeliğe sahip olmak için çok fazla açısal momentum gerekir.
Karadeliklerin, gerçekten yıldızlar patladığında oluşup oluşmadığını bulmanın iki yolu vardır.
Biri, galaksimizde bir süpernova meydana gelmesini beklemek ve onu uzaktan izlemek için modern astronominin her aracını kullanmak.
Galaktik bir süpernova bize çok fazla bilgi sağlayabilirdi, heyecandan haftalarca uyuyamazdık.
Ancak, ne yazık ki yüzyılda yalnızca bir veya belki iki kere oluyor.
Christian ve takımı farklı bir yaklaşım deniyor, yıldızları çok güçlü süper-bilgisayarlar içinde patlatmak.
Bu kolay bir iş değil. Gerçekte, hiç kimse başaramadı. Ama Christian, ilk olma yolunda ilerliyor. Süpernova, yıldızların çöküşü ve karadelik oluşumunu simüle etmek çok zor çünkü beraberinde bir sürü fizik yasası getiriyor. Bu, yerçekimi için genel görecelik. Sıkışan gazlar için akışkan dinamikleri.
Tanecik fiziği.
Simülasyonları yapmak, gerçekten iyi bir hava tahmini yapmaya çalışmak gibi.
Christian şimdiye kadar, gerçek bir süpernova şeklinde görünecek sanal bir yıldız patlaması yapmakta başarısız oldu.
Fakat fizik ve matematiğin geliştiği yıllarından ardından, belki şimdi bir karadeliğin nasıl doğduğunu tümüyle anlayan ilk kişi olabileceğini düşünüyor.
Adamım, bu bir olay ufku, tam şurada ve bu karadelik de merkezde.
Oo, bunu gördüğümüz ilk an. Şaşırtıcı olan, en umut verici simülasyonlar aslında patlamıyor. Basitçe çöküyorlar. Bu bir patlama değil, inilti. Onun adı süpernova değil, unnova. Aslında her şey sonunda bir karadeliğin içine çöker ve yıldız yavaşça ama kesinlikle öylece gözden kaybolur.
Bu doğru olabilir, birçok yıldız veya yıldızların büyük bir kesimi öylece yokoluyor. Bu konuda bir bilgiye sahip değiliz. Biz hiç bir unnova görmedik. Eğer Christian haklıysa ve karadelikler sessizce oluşuyorsa, o zaman bu kozmik yamyamlar etrafımızdaki geniş alanda saklı olabilirler ve belki bunu asla bilemeyebiliriz.
Karadelikleri bulmak gerçekten son derece zor.
Siyah olmasa ve enerji yayıyor olsa bile, şöyle söyleyelim; yine 20 mil genişliğinde olacaktı.
Ve bir de 10 ışık yılı uzakta olduğunda, en iyi teleskoplara bile sahip olsak onu bulmak imkansız olacaktı. Ama eğer karadeliklerin bulunması tamamen imkansızsa, bunu kimse bu adama söylememiş.
O son 30 yılını bizim galaksimiz olan Samanyolu'nda karadelik avlayarak geçirdi. Ve onun keşfi, evrenin nasıl işlediğiyle ilgili tüm fikirlerimizi altüst edecek.
1931'de, Karl Jansky isimli bir bell telephone araştırmacısı, radyo sinyallerini Atlantik üzerinden Avrupa'ya göndermek için yeni bir sistem deniyordu. Arkaplandaki gürültü onu rahatsız etmişti. 2 yıllık özenli çalışmanın ardından, Jansky parazitlenmenin çoğundan kurtulmuştu.
Fakat tuhaf bir sinyal hiç kaybolmadı. Ne zaman antenini Samanyolu galaksisinin tam kalbindeki yay burcu takım yıldızına çevirse, gürültü en yüksek seviyeye çıkıyordu.
Bu bir yıldızın sebep olabileceği türden bir parazit değildi.
Astronomlar, kuramcıların öngördükleri fakat hiç saptayamadıkları bir nesneden gelip gelmediğini
merak etmeye başladılar, bir karadelikten.
Fakat öğrenmenin hiçbir yolu yoktu.
Galaksimizin merkezi, yoğun bir toz örtüsü yüzünden görüşe kapalıdır. Daha sonra, bir Alman astronom, Reinhard Genzel, günümüzden 25 yıl önce bu pusun içinde görebilmenin bir yolunu buldu. Problem şu ki biz Samanyolu'nda yaşıyoruz ve yaşadığımız bu büyük spiral galaksinin tüm düzlemi göz önünde bulundurulduğunda, galaktik merkez biraz kenarda kalır. Ve bizimle galaktik merkez arasında tüm bu zorlu toz ve gaz katmanı var, bu yüzden onu görsel olarak göremeyiz. Ancak daha uzun dalgaboylarında bu toz pek de etkili değil. Kızılötesi ışık, uzun dalgaboyuyla toz örtüsünü aşmak için mükemmel.
Fakat, dünyanın atmosferindeki su buharını aşma konusunda ise çok kötü. Bu yüzden Reinhard Genzel, dünyanın en yüksek ve en kurak yerine yöneldi Şili'nin Atamaka Çölü'ne.
1992 yılından itibaren o ve takımı, Max Planck Enstitüsü'nde, uzun süren bir mücadele haline gelecek olan, bu tuhaf gürültüye Samanyolu'nun merkezinde tam olarak neyin sebep olduğunu bulma çalışmasına başladılar.
Aslında, Samanyolu'nun merkezinde çok yoğun bir yıldız topluluğu bulduk.
Bu topluluk Samanyolu'nun tam merkezinde ve -bilirsiniz- her şeyin etrafında döndüğü yerdeydi. Ve sonra ilk belirtiler geldi orada bir şey olabilirdi. Reinhard'ın bir önsezisi vardı; karadelik, düzinelerce yıldızın etrafında dönmesine sebep olan, devasa bir yerçekimi merkezi rolü üstleniyor olabilirdi. Bu yüzden uzun bir süre için oraya yerleşti. Her yıl, galaksimizin kalbindeki yıldız kümelerinin hareketini belirleyen farklı fotoğraf serileri çekti. Çok fazla miktardaki bilgiyle
başa çıkılması konusunda kendine yardımcı olması için bir takım kurdu ve uzak yıldızların görüntülerini daha net hale getiren, uyarlamalı optik adındaki yeni tekniği kullandı. Eğer normal bir teleskoptan galaktik merkezin nasıl göründüğüne bakarsanız, şöyle görüntüler elde edersiniz. Uyarlamalı optiklerin etkisini sağda görebilirsiniz.
Görüntüdeki netleşme etkileyici.
Bu gerçekten aynı kare.
Şu iki yıldızı tanıyabilirsiniz, solda bulanık görüntüde ve sağda. Yıllar geçtikçe çarpıcı desen ortaya çıktı. Yıldızlar hareket ediyorlardı gerçekten hızlı hareket ediyorlardı. Bu hiçbir astronomun daha önce görmediği bir şeydi onlarca yıldız, tamamen karanlık ve son derece yoğun bir objenin merkezi etrafında, tehlikeli hızlarda dönüyorlardı.
Bu, karadeliklerin varolduğunun ilk kanıtı olabilir miydi?
Ve eğer öyleyse, galaksimizin tam merkezinde gerçekten onlardan bir tanesi var mıydı?
Bir şeyi görmek için sırasıyla neler yaparsınız veya bir şeyin varlığını kanıtlamak için; ki gerçekte göremediğiniz bir şey, doğru mu? Tanıma dayanarak, karadeliğin, ışığın kaçamadığı bir şey olduğunu düşünebilirdiniz.
Fakat sizin çekim kuvvetiniz var. Güneş sistemini ele alalım.
Peki, merkezde güneşiniz ve etrafında gezegenleriniz var. Dıştaki gezegenler güneşin etrafında çok yavaş dönerler. Ve güneşe yaklaştıkça, gezegenler daha hızlı hareket ederler. Peki aklınızdan güneşi kapattığınızı varsayın. Şu sonuca varmanız gerekir; gezegenlerin yörüngesi etrafında döndüğü, kütlesi bir güneşe denk olan merkezi bir nesne var. Gördünüz mü, bizim yaptığımız şey bu.
Peki, bu gösterilenler yıldızlar. İşte burada tam merkezde, karadeliğin konumu olduğundan kuşkanlandığımız radyo kaynağı var. Bu da, tam yörüngesini belirlemek için 15 yıl boyunca takip ettiğimiz favori yıldızımız.
Sadece S2 adıyla bilinen bu yıldız, olağanüstü hızlarda hareket ediyordu. Merkezdeki karanlık objeye en yakın olduğu anda, Reinhard ve takımı, onun hızını saatte 17,6 milyon km olarak ölçtüler.
Bunlardan öğrendiğimiz şey şudur; gerçekten, tam orada, radyo kaynağının doğrultusunda olan sadece bir merkezi kütle var ve onun kütlesi 4 milyon güneş kütlesi kadardır.
Gerçekten orada karadelik dışında, bilinen bir yapılanma olamaz.
Reinhard Genzel bir karadeliğin ilk ve kesin keşfini yapmıştı. Fakat dahası, Genzel'in takımı, tüm yaşamı boyunca milyonlarca yıldızı yutmuş olabilecek bir nesne buldular.
Astronomlar bunu süper-yoğun karadelik olarak adlandırıyorlar. Ama bu keşfin kötü yanı şudur; giderek tuhaflaşan ve rahatsız edici hale gelen keşiflerin sadece başlangıcı olabilir. Sıradaki, bir karadeliğin içinde neler olup bittiğini bulmak.
Eğer yıldızlar, gezegenler ve hatta insan bu kozmik çukura çok yaklaşırlarsa neler olur?
Hiçbir teleskop, bir karadeliğin içini asla göremez.
Onların gerçekliği nasıl çarpıttıklarını anlamak için bakmaktan vazgeçip, dinlemeyi öğrenmemiz gerekli. Galaksimizin merkezinde gizlenen bir nesne, tamamen görünmez durumda fakat ağırlığı dört milyon yıldız kadar.
Artık astronomlar neredeyse her galaksinin çekirdeğinde bir süper-yoğun karadelik olduğuna inanıyorlar.
Peki nedir onlar?
Bilim-kurgu, karadelikleri bir paralel evrene açılan kapılar veya kozmik zaman makineleri olarak görüyor.
Ancak gerçek bilimadamları, gerçeği bilim-kurgudan daha tuhaf buluyor. Çok büyük ve çok küçüğün ayırt edilemez olduğu bir dünyaya girmek üzeresiniz; gerçeklik ve yanılsamanın bir ve aynı olduğu bir yere.
Astronom Julie Comerford, düzinelerce uzak galaksinin merkezleri üzerine çalışıyor, karadeliklerin izlerini arıyor ve bu zihin bulandırıcı nesneler hakkında daha çok şey öğrenebilmeyi umuyor.
Hangisine bakarsak bakalım, tüm galaksilerin ya da hemen hemen tüm galaksilerin kalbinde, merkezi bir süper-yoğun karadeliğin olduğu ortaya çıkıyor. Süper-yoğun olanlar, güneşin kütlesine oranla bir milyon kat ile bir milyar kat arası daha büyük kütleye sahipler.
Üzerine gaz yağarken bir süper-yoğun karadeliği görebilirsiniz. Ayrıca gaz içine akmadan hemen önce, ısınarak çok miktarda enerji yayar ve gerçekten çok parlak olarak görünebilir.
Ancak Julie bu dev karadelikleri kuşatan gazın akkorlaşmasını incelerken tamamen beklenilmedik bir şey buldu.
Adeta akıl almaz bir ölçekte süren kozmik bir dans vardı. Işıkta bir tane yerine iki tepe noktası gördünüz. Kendi galaksisinde öylece duran bir karadelikten sadece bir tane tepe beklenir, ama biz farklı hızlarda olan iki tane tepe gördük.
Bunda ilginç bir şey olma ihtimali bizi anında etkiledi.
Julie, iki galaksi çarpıştığında ne olacağı hakkında düşünmeye başladı.
Peki ya her ikisinin de merkezlerinde karadelikler varsa bu yoğun nesnelere ne olurdu?
İki galaksi çarpıştığında, merkezlerindeki karadelikler burun buruna çarpışmak yerine bu dönme hareketine ya da dansa başlıyorlar. Ve vals yapan bu karadelikleri, onlardan yayılan ışığa bakarak tespit edebiliyoruz.
Bize karşı hareket eden bir karadelik için daha kısa dalgaboylarında, birbirine karışan bir ışık farkederiz. yani daha mavimsi bir ışık görürüz. Ve bizden uzağa hareket eden bir karadelik için daha uzun dalgaboylarında, dağınık bir ışık görürüz, bu da daha kırmızımsı görünür. Yani bu kırmızımsı ve mavimsi ışıklar, bir karadelik valsinin muhbirleridir.
Bunu her gördüğümüzde, gözlem odasında birbirimizi kutlarız, yani bunun gerçekleştiğine inanamazsınız.
Julie evreni tararken, bu fevkalade dansın tekrar ve tekrar gerçekleştiğine rastlıyor.
Galaksiler boyunca, karadelikler eşleşiyor ve bütün kozmik geceyi dans ederek geçiriyorlar.
Evrenin bugünki yaşının yarısında olduğu zamandan itibaren 90 galaksi tanımladık ve bunlardan 32 tanesinde, başka bir deyişle yaklaşık üçte birinde, bu kırmızı ve mavi işaretleri sergileyen kara delikler olduğunu tümüyle keşfettik.
Başka bir karadelik ile vals yapmakta olan karadeliklerin, böylesine büyük bir kesiminin, galaksilerin merkezinde sabit olmaması oldukça şaşırtıcıydı.
Janna Levin gibi bilimadamları, vals yapan karadeliklerin keşfinin, onların içinde ne olduğunu öğrenmek adına, tamamen yeni bir yol açacağına inanıyorlar, çünkü onların dansı sadece görsel olmayabilir.
Aynı zamanda işitsel de olabilir.
Albert Einstein'ın bilimsel görüşü, uzay ve zamanı, yerçekimi tarafından çarpıtılabilir esnek bir malzeme olarak öngördü. Bir karadelik bu malzemede yalnızca çok derin bir kuyudur.
İki karadelik bir diğerine yaklaştığında, iki yörüngeli hale gelen bu kuyular uzay-zamanı karıştırır ve açık evren boyunca seyahat edebilen dalgalar gönderirler. Ve bu dalgalar ışık hızında hareket ederek evren boyunca yayılırlar.
Karadelikleri ışıkla birlikte görmeyi ummayabiliriz ama belki bir şekilde duyabiliriz, tabii eğer uzay-zaman üzerinde dalgalanan örtüyü kaldırabilirsek.
Geçen birkaç yıl boyunca Janna ve meslektaşları, karadeliklerin bir diğer karadelik etrafında dönerken çıkardıkları sesleri kestirmeye çalıştılar.
Hesaplamalar kalbi zayıf olanlara göre değildir.
İki devasa nesne, uzay-zaman denizinde bir fırtına kopardığında neler olduğunu modellemek çok ciddi matematik yükü getiriyor yani aylarca süren süperbilgisayar hesaplamaları gerektiriyor. Bu, daha büyük bir karadeliğin etrafındaki küçük bir karadeliğin yörüngesi ve o gerçekten, uzay-zamanın bir davul olduğunu düşünürsek; davula vuruş sesleri çıkarıyor.
Peki, o gerçekten davula vurur gibi ses çıkartıyor.
Hızla daha yüksek bir frekansa çıkmaya başlıyor ve bu büyük karadeliğin içine düşüp boğazından geçene kadar sürüyor. Sonra ikisi birden ses çıkaracaklar ve günün sonunda tek bir karadelik olacaklar. Ve sonunda, o sadece bir çeşit tuhaf cıvıltı sesi çıkarır. Çünkü karadelikler, etraflarındaki uzay-zamanı fazlasıyla karıştırırlar, bir karadeliğin bir diğer karadelik etrafındaki yörüngesi, güneşin etrafında dönen dünyanın yörüngesiyle benzerlik göstermez.
Bir yörünge bir karadeliğin çevresine gelebilir ve etrafında dönerken yörüngeden çıkmadan önce bir tam çember yapabilir.
Böylece bir oval yerine, üç yapraklı bir yonca deseni elde edersiniz. Bu yonca yaprağı deseni simülasyonlarda ortaya çıkmaya devam ediyordu.
Janna çok şaşırmıştı, çünkü evrendeki çok ağır iki nesnenin birbiri etrafındaki hareketi, en hafif iki nesnenin birbiri etrafındaki hareketiyle esrarengiz bir benzerlik taşıyordu. atomun içindeki minik protonlar ve elektronlarla. Büyük karadeliğin çekirdek olduğu ve hafif karadeliğin elektron gibi davrandığı bir çeşit klasik atom inşa edebiliriz. Ve mantık olarak, birlikte gerçek bir atom oluştururlar. Nasıl olur da çok ağır bir nesne, çok hafif atomaltı bir parçacık gibi davranabilir?
Sıradan nesneler hakkında konuşursak veya insanlar da olabilir; asla tamamen aynı olamazlar.
Demek istediğim; beni klonlamayı deneyebilirsiniz, ancak benim farklı kopyalarım yine tamamen aynı olmazlar.
Bu mantıkla, insanlar ve sıradan nesneler, temel parçacıklara benzemezler diyebiliriz. Onlar ayırt edilebilirler. Fakat karadelikler bundan oldukça farklıdır. Karadelikler, temel parçacıklara benzerler ve bu çok şaşırtıcı, çünkü onlar devasa, makroskopik nesnelerdir.
Şu an için bu fikir sadece beklenmedik bir sürpriz gibi. Ama sadece 5 yıl içinde, süper-hassas detektörler, uzayda birbiri etrafında dönen iki yoğun karadeliğin oluşturduğu dalgaları yakalamaya elverişli hale gelebilirler. Ve o zaman bize, karadeliklerin gerçekten minik atomlar gibi davranıp davranmadıklarını söyleyecekler. Ancak çok büyük ile çok küçük arasındaki bu bağlantı, yaşayan en ünlü iki fizikçi arasında çoktan bir savaşın alevlenmesine yol açtı bile.
Onlardan biri Stephen Hawking. Diğeri ise Güney Bronx'ta bir su tesisatçısı olarak hayata başladı ve şimdi Albert Einstein'dan bu yana fizikteki en devrimci fikri geliştirmek için karadelikleri kullanıyor. gerçekliğin hakikaten ters yüz olduğu bir fikir.
Karadelikler, evrendeki en yoğun nesnelerdir. Bazılarının ağırlığı, güneşten bir milyar kat kadar fazla gelir. Fakat hiç kimse ne kadar büyük olduklarını gerçekten bilmiyor. Tüm bu kütle, bir atomdan daha küçük bir boşluğa sığabilirdi. Burası tam da fiziğin raydan çıktığı nokta.
Albert Einstein'ın görecelik kuramı yerçekimini oldukça güzel açıklar, ancak sadece çok büyük nesnelerde işler, maddenin küçük yapıtaşları atomlarda ise işe yaramaz.
Einstein'dan beri çok şey öğrendik, ama her nasılsa yerçekimi doğadaki öğrendiğimiz diğer her şeyden ayrı duruyor. Bir tarafta madde var ve diğer tarafta da yerçekimi var. Ve bu ikisini biraraya getirip, onları tek bir fizik yasası olarak anlayabilmek için büyük bir hırsa sahibiz.
Çok büyük ve çok küçüğün fiziğini birleştirme konusunda ilk adım, 1974 yılında, Stephen Hawking'in zihninden geldi.
Çok küçüğün kuramı, kuantum mekaniği; uzay boşluğunun, eş olarak biranda varolan ve sonra diğerini kısa bir süre içinde yok eden parçacıklar ve anti-parçacıklar ile fokurduyor olabileceğini öngörüyor.
Bu parçacıklar çok kısa bir süre için varolurlar, bu yüzden onlar gerçekliğin bir parçası olarak düşünülemezler.
Fizikçiler, onları sanal parçacıklar olarak adlandırırlar. Fakat Hawking, evrende, bu parçacıkların gerçek hale gelebileceği özel bir yer olduğunu farketti.
Bir karadeliğin çevresinde, "olay ufku" olarak adlandırılan görünmez bir çizgi vardır. Bu çizginin dışında, karadeliğin çekim gücü ışığı yakalamak için çok zayıftır.
İçinde ise hiçbir şey onun çekiminden kaçamaz. Eğer sanal parçacıkların bir çifti olay ufkunun hemen dışında oluşursa, çiftlerden biri, yeniden birleşmeye fırsat bulamadan önce bu dönüşü olmayan noktaya doğru seyahat edebilir, karadeliğin içine düşer ve eşini gerçek ışıma olarak açması için terkeder.
Hawking ışıması.
Eğer Hawking haklıysa, karadelikler gerçekte siyah olmamalı. Hafifçe parlıyor olmalılar. Hiç kimse Hawking ışımasını, şu ana kadar bir karadeliğin yanından saptayamadı. Gerçekte bu ışıma çok belirsiz ve karadelikler çok uzakta, bu yüzden galiba bu hiç mümkün olmayacak.
Ancak Jeff Steinhauer, Hawking'in teorisini test etmek için bir yol bulduğunu düşünerek, fizik dünyasına şok dalgaları gönderiyor. O bir karadeliği yakından görmüş olan, gezegendeki tek kişi. Aslında bir karadeliği nasıl oluşturacağını öğrendi.
Benim karadeliğim hiç tehlikeli değil. O sadece ses dalgalarını emen, sonik bir karadelik. Yalnızca 100,000 atomdan oluşan çok küçük bir madde. Ve eminim ki eğer dairemin çevresine bir sonik karadelik koymuş olsam, komşularım bundan hoşlanırlardı, tabii böyle bir şey olmayacak.
İsrail'deki Technion fizik departmanının bodrumunda müzikle uğraşmadığı zamanlarda, üst kattaki laboratuarında oluyor.
Jeff Steinhauer'in sonik karadelik yapma reçetesi, rubidyum atomlarının -459 fahrenhaytın altına soğutulmuş küçük bir miktarıyla başlıyor. Bu çok soğuk atomlarla çalışıyorken, tesadüfen bir fenomene rastladım. Atomlar aslında ses hızından daha hızlı akarken, eğer akıntıya karşı ilerlemeye çalışan ses dalgaları olursa ileri gidemiyorlar. Ve bu, ışık dalgalarının gerçek bir karadeliğin çekim gücünden kaçamamasıyla beklendiği gibi benzerlik gösteriyor. Hatta bu karadelik ışığı değil de sadece sesi yakalıyor olduğu halde, kozmik kuzeniyle aynı kuantum mekaniği yasalarına tabidir.
Eğer Hawking'in karadelikler hakkındaki kuramı doğruysa; Jeff'in, minik ses dalgalarının kaçışını saptayabilmesi gerekir.
Ses dalgası çiftleri olması gerekiyor, bir tane sağ tarafta ve bir tane de sol tarafta. Kuantum fiziğine göre biranda oluşmuş olacaklar. Bu rastlanması zor Hawking ışıması.
Jeff henüz bu zor yakalanır ışımayı tespit edemedi.
Fakat bir sene içinde deneyini yenileyip tespit edebileceğine inanıyor. Hiç kimse yeni haberleri, Leonard Susskind'den daha büyük hevesle bekleyemez. O, son 30 yılının büyük kısmını, Hawking ışımasını ve onun taşıdığı anlamı düşünerek harcadı.
Bugün, dünyanın önde gelen kuramsal fizikçilerinden biri. Fakat yola böyle başlamadı.
16 yaşındayken bir su tesisatçısıydım. Güney Bronx'taki apartmanların tuvaletlerini, kanalizasyonlarını ve bunun gibi şeyleri onarmak, hayatımın geri kalanında yapmak istediğim şey değildi.
Ne zaman fizikle ilgili kıyaslamalar yapsam, bana hep tesisatçılıkla aralarında benzer bir şeyler var gibi görünür. Karadelikler hakkında takrar ve tekrar kullandığım benzetme ise suyun borudan aşağı akmasıdır. Tüplerle yapılan çok şeyin olduğu sicim teorisi buluşu, hatta bazı insanlar bunun için adı "tesisatçı Susskind teorisi" olmalıydı diyorlar.
Leonard Susskind'in karadeliklere olan ilgisi, 30 yıl önce Stephen Hawking'in bir konuşmasını dinlediğinde başladı . şiddetli bir tepkiyi tetikleyen bir konuşma.
Stephen Hawking'i ilk kez, San Fransisco'da bir konferans verirken duydum; karadeliklerin, "bilginin korunması" olarak adlandırılan fiziğin en temel prensibini ihlal ediyor göründüğüne dair olağanüstü bir iddiayı ortaya attığı konuşmasıydı.
Karadelik ışımasıyla ilgili çığır açan çalışmasından 7 yıl sonra, Hawking onun mantıksal sonucu hakkında fikir sahibi olmuştu.
Bir karadelik, çekirdeğine emdiği her ons malzeme için, olay ufkundan eşdeğer miktarda enerji yayıyor olmalıydı.
Ancak bir karadeliğin merkezi ve olay ufku arasında fiziksel bağ olmadığından, bu iki olgu herhangi bir bilgi paylaşıyor olamazdı. İşte bu, olaya temel fizik prensipleri doğrultusunda bakıldığında bir felaketti.
Fiziğin temel prensipleri, bilgiyi kaybedemezsiniz der. Bir soluk almanıza izin vereyim. Burada bir lavabo var. Bu kırmızı mürekkebi damlatarak, lavabonun içine mors kodları şeklinde bir mesaj gönderdiğimizi düşünün.
Drip, drip, drip, drop, drip.
Kırmızı mürekkebin etrafta döndüğünü görüyorsunuz, ama eğer birkaç saat beklerseniz, kırmızı mürekkep suyun içinde baştan başa dağılmaya başlayacaktır.
"Vay canına, bilgi açık bir şekilde kayboldu" diyebilirsiniz. artık kimse yeniden oluşturamaz. Fakat fizik prensiplerinin özüne göre, hayır;
bilgi orada.
Eğer herbir molekülü ayrı ayrı izleyebilseydiniz, bu mesajı yeniden oluşturabilirdiniz.
Yeniden oluşturabilmek ve tüm bu devinimi takip edebilmek insanoğlu için çok zor olabilir, ancak fizik onun orada olduğunu söylüyor. Fakat Stephen Hawking, evrende bu yasanın kırılmış olabileceği özel yerler olduğunu iddia etti.
Bilgi karadeliğin içinegittiğinde ne oluyor?
Stephen'a göre cevap; "kuyudan aşağı gider ve tamamen evrenimizden yokolur" idi.
Bu fiziğin en kutsal prensibinin temel bir ihlaliydi. Ve ben kişisel olarak gerçekten şok oldum. Eğer Hawking'in iddiası doğruysa, bu modern fiziğin büyük kısmının ciddi şekilde kusurlu olduğu anlamına gelir.
Karadelikler hayatlarını yıldızları yiyerek geçiriyor ve geride, onlara ne olduğu hakkında bir kayıt bırakmıyor olurlardı.
Evrende başka hiçbir şey bunu yapmıyor.
Bir nükleer bombanın şiddetli patlaması, etrafındaki her şeyi buharlaştırabilir, ancak tüm o bilgi, -ne kadar karışmış olursa olsun, yine evrende kalır.
Hawking'e göre karadelikler bilgiyi karıştırmazlar. Onu tamamen yokederler. 1981 ve sonrasındaki zamanda bu bende takıntı halini almıştı. Karadeliklerle ilgili soruları aklımdan çıkaramıyordum.
Bu tartışma kısa sürede büyüyerek bu iki adamı aşar ve tüm fiziği içine çeker.
Bu bahiste kazanan için övünme hakkından fazlası var. Bunun evreni algılama şeklimizi etkileyeceği sonucu ortaya çıkıyor.
Samanyolu'na saçılmış, belki 100 milyon karadelik var. Sönmüş yıldızların bu kara artıklarına yaklaşan her şey, yoğun çekim alanı tarafından çekilir.
Fakat bir karadeliğin içine düşen şeylere gerçekte ne olur? Basitçe varoluştan silinirler mi, yoksa karadelik onları hatırlar mı?
Bunlar karadelik savaşının savaş hatları , başlatanların hayal etmiş olamayacağı sonuçlar ile bir savaş.
İki büyük akıl arasındaki bir savaş.
Bir tarafta ünlü fizikçi Stephen Hawking, diğer tarafta, fiziğin zor bir dalı olarak ünlenmiş sicim teorisinin yaratıcılarından biri; Leonard Susskind.
Stephen Hawking, karadeliklerin yuttukları her şeyi, iz bırakmadan yokettiklerini savunuyor.
Leonard Susskind ise hararetle karşı çıkıyor. Ve 10 yıl boyunca, Hawking'in, karadeliklerin yuttukları maddeleri ışımaları konseptinde herhangi bir hata bulmak için mücadele etti.
Bir şekilde karadeliğin içine düşen nesnelerin, çok çok uzaktan, parçacıkların düştüğü yerden açığa çıkan Hawking ışımasıyla herhangi bir şey yapabilmeleri, akıl almaz bir düşünceydi. Sonra probleme farklı bir şekilde bakmaya başladı. Buna "ölü ve diri paradoksu" diyelim. Bu, başrollerinde Alice isimli bir astronotun, onun arkadaşı Bob'ın ve bir karadeliğin oynadığı kozmik bir düşünce deneyimidir.
Bob bir uzaygemisiyle karadeliğin yörüngesine giriyor ve Alice karadeliğin içine atlamaya karar veriyor. Bob ne görür ve Alice ne görür?
Peki, Bob Alice'in karadeliğe doğru düştüğünü görüyor, ufka yaklaştıkça yaklaşıyor, fakat yavaşlıyor.
Çünkü karadeliğin çekim kuvveti olay ufkuna yakın olan uzay ve zamanı şiddetle çarpıtıyor,
Einstein'ın görecelik kuramına göre;
Bob, Alice'in giderek yavaşladığını ve sonunda durduğunu görecek. Yani, Bob'un görüş açısından, Alice yüzünde büyük bir gülümsemeyle, basitçe, tamamen hareketsiz duruma geliyor. Ve hikayenin sonu.
Karadeliğe doğru düşmek, Alice için sonsuza kadar sürüyor. Diğer tarafta ise, Alice'in olanlarla ilgili tamamen farklı bir açıklaması var. Ufka doğru açık ve sorunsuz şekilde düşüyor, acı veya darbe hissetmiyor.
Sadece içeriye yaklaştıkça rahatsızlık hissetmeye başlıyor. Ve bu noktada, giderek daha çok bozulmaya başlıyor, ona ne olduğuyla ilgili detaylara girmek istemiyorum.
Hoş değil.
Aynı olaya ait bu iki açıklama birbiriyle ilgisiz görünüyor.
Birinde Alice olay ufkunda takılıp kalır. Diğerinde oraya doğru yelken açar. Birinde ölür.
Diğerinde, canlı olarak zamanda donup kalır. Ama sonra birden, Leonard Suskind, bu paradoksun nasıl çözüleceğinin ve karadelik savaşının nasıl kazanılacağının farkına vardı.
Peki, sicim teorisini için geliştirdiğimiz bazı fikirlerin bu problemi, bu paradoksu çözebileceğini düşünmeye başladım.
Sicim teorisi hakkında düşünmenin bir yolu da, bu basit parçacıkların aslında göründüklerinden fazlası olduğunu anlamaktır.
Buradaki pervaneyi görüyor musunuz?
Bu pervane -- çok hızlı döndüğünde, tek gördüğünüz merkezi bir göbektir.
Basit bir tanecikten daha farklı görünmez. Ama eğer onu dönerken yakalayabilecek kadar yüksek hızlı bir kameranız olsaydı, onda daha önce farkettiğinizden daha fazlası olduğunu keşfedebilirdiniz.
Kanatları var.
Ve kanatlar daha büyük görünmesine sebep olabilir.
Sicim teorisinde, basit bir taneciğin, titreşimlerin üstünde titreşimleri vardır.
Bu durum, bu pervanede de varolan duruma benzer, kanatlarının sonunda, daha çok pervaneleri vardır.
Ve bu pervaneler de, kanatlarının sonunda pervanelere sahiptir, sonsuza kadar, herbir pervane bir öncekinden daha hızlı ilerler.
Çok çok yüksek hızlı bir kamerayla yakalayabildiğinizde, sürekli daha fazla yapının odak noktasına geldiğini görebilirdiniz ve tanecik büyüyor gibi görünebilirdi.
Ve bu büyüme sonu gelmeksizin devam edebilirdi, ta ki tüm evreni doldurana kadar.
Leonard, bir karadeliğin ultra yüksek hızlı bir kameraya benzediğini farketti.
Nesneler olay ufkuna yaklaşırken, karadelik onları yavaşlatıyor gibi görünüyor. Diğer bir düşünsel deneyimin zamanı.
Karadelik, Bob ve Alice geri döndü, fakat bu sefer Alice' in, bir sicim teorisi pervanesi tarafından desteklenen bir uçağı var.
Alice için değişen fazla bir şey yok. Kokpitte oturuyor ve olay ufkuna doğru uçuyor, tüm bu süre boyunca gördüğü tek şey, pervanesinin merkezi göbeği. Ve karadeliğin kalbinde yine aynı korkunç kaderi yaşıyor, bu kez bir miktar uçak enkazı da ona eşlik ediyor.
Bob'un gördükleriyse çok farklı.
Öyle ki, ilk olarak ilk pervanenin varolduğunu görüyor. Ardından daha da yavaşladığında, dış pervanelerin sırasıyla bir bir varolduğunu görmeye başlıyor. Ve tüm pervaneler için sonuç;
gitgide büyümek, daha büyümek, daha da büyümek ve sonunda tüm ufku kaplamaya yetecek kadar büyük olmaktır.
Bu iki görüntü artık pek bağdaştırılabilir görünmüyor.
Alice ya karadeliğin merkezinde pelte olur ya da tüm olay ufkuna bulaşır.
Leonard'ın elinde, bu yeni görme yaklaşımı için bir isim var holografik prensip. Düşünmeye başladım, hey, bir dakika bekleyin bu korkunç şekilde, kulağa bir hologram gibi geliyor.
Merkezde Alice var, eğer oraya bakarsam, ona ufuk demek istemiyorum.
Ona sadece yüzey ya da tabaka diyeyim.
Tüm göreceğiniz tamamen birbirine girmiş bir karışıklık ve her nasılsa onlar tam olarak aynı şeyi temsil ediyorlar.
Leonard'ın fikri, karadeliğin olay ufkunun, merkezdeki üç boyutlu nesnenin iki boyutlu bir temsili olduğu, bu bilgi kaybı sorununu çözüyor.
Bir karadeliğe düşen her nesne, hem merkezi kütlede, hem de olay ufkundaki yanardöner hologramda izlerini bırakıyor.
Karadelik, olay ufkundan Hawking ışımasını yayarken, bu ışıma içeri düşen şeylere bağlıdır.
Bilgi kaybolmaz.
2004 yılında Dublin'deki bir bilim konferansında, Hawking yenilgiyi kabul etti.
Karadelikler bilgiyi yoketmezler.
Leonard Susskind karadelik savaşını kazanan taraf oldu.
Fakat bundan çok daha fazlasını yapmış olabilir, çünkü bu teori yalnızca karadeliklere uygulanmıyor.
Bizi, tüm gerçekliği yeni bir yolla algılamaya da zorluyor.
Bu sanki, sizin ve benim için ve bu odada bulunan diğer şeyler için iki farklı tanımlama varmış gibi;
bunlardan biri normal olan, algılanan üç boyutlu gerçeklik, diğeri ise odanın duvarlarındaki bir çeşit holografik görüntü olan, tamamen birbirine karışmış ama hala aynı ve kesin bilgiyi içinde barındıran gerçeklik.
Bu fikir şu an var, artık bir fikir değil. Bu gerçekten basit bir fizik prensibi;
bilgi, evrenin kıyılarında bir tür holografik filmde depolanır.
Bir anlamda, üç boyutlu uzay, gerçekliğin sadece bir versiyonudur.
Diğer versiyon ise evrenin milyarlarca ışık yılı uzaktaki kıyısında, düz bir holografik filmde varolur.
Bu iki gerçekliğin neden birarada varolduğu şu an fiziğin çözmesi gereken en büyük muammadır.
Tüm bunların sonucunda ortaya çıkan en büyük meydan okumalardan biri uzay kendisini anlamaktır. Uzayda depolanan tüm bilgiler iki boyutlu bir hologram olarak depolanıyorken, neden uzayın kendisi üç boyutludur?
Bu sorunları karadelikler ortaya çıkarıyor ve tartışmaları da körüklüyorlar, çünkü onlar pratikte olağan uzayın daha fazla varolamadığı yerlerdir.
Bu arada, bana uzayın nasıl ortaya çıktığıyla ilgili sorular sorulursa, söyleceğim şey basitçe, "üzerinde düşünüyoruz" olur.
Onu anlamıyoruz.
Karadelikler neredeyse bir asırdır cazibenin merkezi oldular.
Onların hakkında; zaman makinesi olduklarına, paralel evrenlere çıkan kısayollar olduklarına, günün birinde dünyayı yiyecek canavarlar olduklarına dair düşüncelerimiz var.
Yani, bu düşüncelerden herhangi biri, bir gün gerçeğe dönüşebilir.
Ancak şu anda, tam burada, karadeliklerin üzerimizde derin etkisi var.
Onların yanardöner, holografik yüzeyleri, bize, burada düşündüğümüz her şeyin oraya, gizemli evrenimizin uzak bir kıyısına yansıtıldığını anlatıyor gibi görünüyor.
معمای سياه چاله ها
Anahtar kelimeler