Kara Deliklerden Gelen Sinyallerin Arkasında Bir Düzen Mi Var?
Bir grup bilim insanı, ilk kez yaklaşık 50 yıl önce Profesör Stephen Hawking tarafından ortaya atılan, meşhur kara delik bilgi kaybı paradoksuna olası bir çözüm önerdi.
Kara delikler (haklarında çok şey öğrenmiş olmamıza rağmen) fizik anlayışımızı şaşırtan garip nesnelerdir. Büyük yıldızların çökmesiyle oluşan kara delikler, yerçekiminin ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olduğu uzay alanlarıdır. Termodinamik açısından incelendiğinde varlıkları bir sorun teşkil etmektedir. Bir kara deliğin son durumu, dengeye ulaştığında, yalnızca üç parametreye bağlıdır: kütlesi, açısal momentumu ve elektrik yükü.
Fransız astrofizikçi Jean-Pierre Luminet 2016 tarihli bir incelemesinde, “Klasik genel görelilikte bir kara delik, herhangi bir parçacık ya da radyasyon formunun kozmik hapishanesinden kaçmasını engeller” diyor. “Dışarıdan bir gözlemci için, maddi bir cisim bir olay ufkunu geçtiğinde, maddi özelliklerine dair tüm bilgi kaybolur. Sadece M [kütle], J [açısal momentum] ve Q’nun [elektrik yükü] yeni değerleri kalır. Sonuç olarak, bir kara delik muazzam miktarda bilgiyi yutar.”
Kulağa basit geliyor değil mi, ya da en azından fiziğin alabileceği kadar basit? Ancak bir kara deliğin kütlesi varsa (ve çok fazla varsa), termodinamiğin birinci yasasına göre bir sıcaklığa sahip olmalı ve termodinamiğin ikinci yasasına uygun olarak ısı yaymalıdır. Stephen Hawking kara deliklerin radyasyon yayması gerektiğini gösterdi – şimdi Hawking radyasyonu olarak adlandırılıyor – bir kara deliğin sınırında oluştu.
“Hawking daha sonra bir paradoksa işaret etti. Eğer bir kara delik buharlaşabiliyorsa, içerdiği bilginin bir kısmı sonsuza kadar kaybolur” diye devam etti. “Bir kara delik tarafından yayılan termal radyasyonun içerdiği bilgi bozulur; daha önce kara delik tarafından yutulan madde hakkındaki bilgiyi tekrarlamaz. Geri dönüşü olmayan bilgi kaybı, kuantum mekaniğinin temel önermelerinden biriyle çelişmektedir. Schrödinger denklemine göre, zaman içinde değişen fiziksel sistemler bilgi yaratamaz ya da yok edemez, bu da birimsellik olarak bilinen bir özelliktir.”
Bu durum kara delik bilgi paradoksu olarak bilinmektedir ve -evren hakkındaki mevcut anlayışımızı nasıl ihlal ettiği göz önüne alındığında- pek çok çalışma ve tartışmaya konu olmuştur. Önerilen çözümler, kara deliklerin bir güvenlik duvarına sahip olabileceği, biraz bulanık olabileceği veya kara deliklerin aslında kara delik olarak düşündüğümüzden ziyade gravastarlar olabileceğidir.
Odaklanılan alanlardan biri de kara deliğe düşen dolaşık parçacıklara ne olduğudur. Kuantum mekaniği bize dolanık bir parçacığın ölçümünün bize dolanık partneri hakkında bilgi verebileceğini söyler ve bu yerel olmamanın bir çözüm sağlayabileceği öne sürülmüştür.
“Giddings, BH’ye düşen bilginin, BH’nin içi ve dışı arasında yerel olmayan bir etkileşim olan şiddet içermeyen yerel olmama (NVNL) yoluyla ondan kaçabileceğini ve bu bilgi aktarımından kaynaklanan şiddet içermeyen uzay-zaman dalgalanmaları ile ilişkili olduğunu öne sürdü.” Ekip, ön baskı olarak yayınlanan ve henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiş olan yeni makalelerinde bunu açıklıyor.
“Güvenlik duvarlarının aksine, bu kuantum dalgalanmaları Schwarzschild yarıçapına kadar daha geniş bir mesafe aralığına yayılacaktır.”
Eğer durum buysa ve bilgi gerçekten de yerel olmama nedeniyle bir kara delikten kaçıyorsa, ekip bunu kütleçekim dalgalarında tespit edebileceğimizi ve dalgaların rastgele gürültüden ziyade kara deliğe düşenlerden bilgi taşıdığını öne sürüyor.
“Dalga biçiminin, özellikle geç inspiral dalma evresinde önemli olan rastgele sapmalar sergilediğini bulduk. Bu etkiyi temel bileşen analiziyle tespit etmek için en uygun sönümleme parametresini bulduk,” diye yazıyor ekip. “Bu özellikle ilgi çekicidir çünkü farklı kütleçekimsel dalga olayları arasında rastgele faz sapmalarını öngörmekte ve genel göreliliğin hiyerarşik testleri için teorik destek sağlamaktadır.”
Bu güzel bir fikir ve ekip Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalga Gözlemevi (LIGO) ve Virgo Kütleçekim Dalga İnterferometresi (Virgo) ağları ya da yeni nesil kütleçekim dalga dedektörleri tarafından test edilebileceğine inanıyor. İlginç olmakla birlikte, ekibin “NVNL pertürbasyonlarının son [kara deliğin] uzay-zamanı boyunca dalga yayılımı üzerindeki etkisinin modellenmesi ve kara delik dönüşünün hesaba katılması” gibi daha yapacak çok işi var. Bu tür dalgaların tespiti çok daha uzun sürebilir.
Kaynak: https://www.iflscience.com