BEYAZ DELIK: TARIH, TEORI VE NASIL OLUŞTUĞU - FIZIKSEL - 2024

Beyaz bir delik , genel görelilik denklemlerinin kesin sonuçlar ait zaman - uzay bir tekillik. Bu tekillikler, olay ufku denen şeye sahiptir. Bu, bir beyaz delikte dışarıdan hiçbir şeyin giremeyeceği bir bariyerin varlığı anlamına gelir. Teorik olarak beyaz delik, geçmişe giden bir tekilliktir.

Şu anda hiç kimse bir şey gözlemleyemedi. Ancak varlığımızı en özeline borçlu olmamız mümkündür: 13,8 milyar yıl önceki Büyük Patlama, süper kütleli bir beyaz deliğin neden olduğu bir olay olarak düşünülebilir.

Gezegen gibi büyük bir kütle, uzay-zamanı çarpıtabilir. Kaynak: Mysid

Genel görelilik teorisi, uzay-zamanın ivmenin etkisiyle veya büyük nesnelerin varlığıyla deforme edilebileceğini düşünür. Beyaz deliklerin muadili olacağı kara deliklerin varlığını öngören teorinin aynısı. Bu nedenle, bunların varlığı eşit derecede mümkün kabul edilir.

Şimdi, uzay-zaman tekilliğini oluşturmak için bazı fiziksel mekanizmalar gereklidir. Kara delikler söz konusu olduğunda, sebebin süper kütleli bir yıldızın kütleçekimsel çöküşü olduğu bilinmektedir.

Ancak beyaz delik benzeri bir tekillik oluşturabilecek fiziksel mekanizma henüz bilinmemektedir. Her ne kadar adaylar, kısa süre sonra görüleceği gibi, olası eğitimlerini açıklamak için kesinlikle ortaya çıktılar.

Kara delikler ve beyaz delikler arasındaki farklar

Bilinen kara deliklerin çoğu, içsel bir çöküş yaşamış süperdev bir yıldızın kalıntısıdır.

Bu olduğunda, yerçekimi kuvvetleri o kadar artar ki, yaklaşan hiçbir şey, ışık bile etkisinden kaçamaz.

Bu yüzden kara delikler, içine düşen her şeyi yutabilir. Aksine, hiçbir şey bir beyaz deliğe giremez, ondan her şey reddedilir veya itilirdi.

Böyle bir nesnenin varlığı mümkün müdür? Sonuçta kara delikler, çevrelerinde yarattıkları yerçekimi ve radyasyon etkileri sayesinde tespit edilene ve yakın zamanda fotoğraflanıncaya kadar Einstein'ın alan denklemlerine matematiksel bir çözüm olarak uzun süre kaldı.

Aksine, beyaz delikler, eğer gerçekten varsa, kozmologlardan hala gizlidir.

Keşfinin tarihi

Beyaz deliklerin varlığı teorisi, Albert Einstein'ın göreceli alan denklemlerine kesin bir çözüm bulan ilk Alman fizikçi Karl Schwarzschild'in (1873-1916) çalışmalarından başladı.

Bunu yapmak için, çözümleri tekilliklere sahip, tam olarak kara delikler ve bunların beyaz karşılıkları olan küresel simetriye sahip bir model geliştirdi.

Schwarzschild'in çalışması, belki de Birinci Dünya Savaşı sırasında yayımlanmış olduğundan, pek popüler değildi. 1960'larda iki fizikçinin bağımsız olarak bu konuyu ele alması birkaç yıl sürdü.

1965'te matematikçiler Igor Novikov ve Yuval Ne'eman, farklı bir koordinat sistemi kullanarak Schwarzschild çözümlerini analiz ettiler.

O zamanlar beyaz delik terimi henüz icat edilmemişti. Aslında, "gecikmeli çekirdekler" olarak biliniyorlardı ve kararsız oldukları düşünülüyordu.

Bununla birlikte, kara deliklerin karşılığı olan araştırmacılar, doğası beyaz delikler için öngörülen doğası ile uyumlu fiziksel bir nesne bulmaya çalıştı.

Kuasarlar ve beyaz delikler

Araştırmacılar, onu evrendeki en parlak nesneler olan kuasarlarda bulduklarına inanıyorlardı. Bunlar, tıpkı bir beyaz deliğin olması gerektiği gibi, radyo teleskopları tarafından tespit edilebilen yoğun bir radyasyon akışı yayarlar.

Bununla birlikte, kuasarların enerjisine, galaksilerin merkezindeki kara deliklerle ilgili olarak daha uygun bir açıklama yapıldı. Ve böylece beyaz delikler yine soyut matematiksel varlıklardı.

Dolayısıyla bilinmelerine rağmen, beyaz delikler kara deliklerden çok daha az ilgi görmüştür. Bunun nedeni, yalnızca istikrarsız olduklarına inanılan gerçeği değil, bu onların gerçek varoluşlarını şüpheye düşürüyor, aynı zamanda olası kökenleri hakkında makul bir hipotez bulunmamasıdır.

Aksine, kara delikler, iyi belgelenmiş fiziksel bir fenomen olan yıldızların kütleçekimsel çöküşünden kaynaklanmaktadır.

Bir beyaz deliğin olası bulunması

Araştırmacılar, sonunda 2006'da meydana gelen GRB 060614 adlı bir fenomende bir beyaz delik tespit ettiklerine ikna oldular. Bu fenomen, bir beyaz deliğin ilk belgelenmiş görünümü olarak önerildi.

GRB 060614, Neil Gehrels'in Swift Gözlemevi tarafından 14 Haziran 2006'da tuhaf özelliklerle tespit edilen bir gama ışını patlamasıydı. Gama ışını patlamaları ve kara deliklerin kökenleri hakkında daha önce sahip olunan bilimsel bir fikir birliğine meydan okudu.

Bazılarının süper kütleli bir beyaz delik olduğuna inandığı Büyük Patlama, ana evrenimizde bulunan bilinmeyen bir galaksinin kalbindeki süper kütleli bir kara deliğin sonucu olabilir.

Bir beyaz deliği gözlemlemenin zorluklarından biri, tüm maddenin tek bir darbede ondan atılmasıdır. Yani beyaz delik gözlemlenecek gerekli sürekliliğe sahip değilken, kara delikler görülmeye yetecek kadar kalıcılığa sahip.

teori

Einstein, kütle, zaman ve uzunluğun, ölçüldükleri referans çerçevesinin hızına yakından bağlı olduğunu varsayar.

Ek olarak, zaman, uzamsal değişkenlerle aynı öneme sahip bir değişken daha olarak kabul edilir. Böylece uzay-zamandan, herhangi bir olayın ve tüm olayların meydana geldiği bir varlık olarak söz edilir.

Madde, uzay-zaman dokusuyla etkileşime girer ve onu değiştirir. Einstein, bunun alan denklemleri olarak bilinen 10 tensör denklemi ile nasıl gerçekleştiğini açıklıyor.

Görelilik teorisindeki bazı önemli kavramlar

Tensörler, zamansal değişkenin uzamsal değişkenlerle aynı seviyede değerlendirilmesine izin veren matematiksel varlıklardır. Kuvvet, hız ve ivme gibi iyi bilinen vektörler, bu genişletilmiş matematiksel varlıklar kümesinin bir parçasıdır.

Einstein'ın denklemlerinin matematiksel yönü, iki sonsuz derecede yakın olayı birbirinden ayıran hem uzay hem de zamandaki uzaklık olan metrik gibi kavramları da içerir.

Uzay zamandaki iki nokta, jeodezik adı verilen bir eğrinin parçasıdır. Bu noktalar uzay-zaman mesafesini birleştirmiştir. Uzay-zamanın böyle bir temsili aşağıdaki şekilde görülmektedir:

Koninin şekli, tüm referans çerçevelerinde sabit olan ışık hızı c tarafından belirlenir. Tüm olaylar koniler içinde gerçekleşmelidir. Bunların dışında olaylar varsa, bilmenin hiçbir yolu yoktur, çünkü bilginin algılanması için ışıktan daha hızlı gitmesi gerekir.

Einstein'ın alan denklemleri boş bir bölgede (yani kütlesiz) iki tekilliğe sahip bir çözümü kabul eder. Bu tekilliklerden biri kara delik, diğeri ise beyaz deliktir. Her ikisi için de, tekilliği çevreleyen sonlu yarıçapın küresel sınırı olan bir olay ufku vardır.

Kara delikler söz konusu olduğunda bu bölgeden hiçbir şey, ışık bile çıkamaz. Ve beyaz deliklerde olay ufku, dışarıdan hiçbir şeyin giremeyeceği bir engeldir. Boşluktaki kara delik çözümü geleceğin ışık konisinde, beyaz delik çözümü ise ışık konisinin geçmiş bölgesinde.

Einstein'ın gerçek bir kara delik içeren denklemlerinin çözümleri maddenin varlığını gerektirir ve bu durumda beyaz deliği içeren çözüm ortadan kalkar. Bu nedenle, matematiksel bir çözüm olarak, maddesiz tekil çözümler teorisinde beyaz deliklerin var olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak madde Einstein'ın denklemlerine dahil edildiğinde durum böyle değildir.

Beyaz delik nasıl oluşur?

2014 yılında, teorik fizikçi Carlo Rovelli ve Fransa'daki Aix-Marseille Üniversitesi'ndeki ekibi beyaz deliklerin bir kara deliğin ölümünden kaynaklanabileceğini öne sürdü.

Daha 1970'lerde, kara deliklerin önde gelen uzmanı Stephen Hawking, Hawking radyasyonunun yayılmasıyla bir kara deliğin kütle kaybettiğini hesapladı.

Rovelli ve ekibinin yaptığı hesaplamalar, bir kara delikten böyle bir radyasyon kaybı daralmasının, son aşamasında bir beyaz delik oluşturan bir sıçrama oluşturabileceğini gösteriyor.

Ancak Rovelli'nin hesaplamaları, Güneş'inkine eşit bir kütleye sahip bir kara delik durumunda, bir beyaz delik oluşturmanın Evren'in şu anki yaşının yaklaşık katrilyon katı alacağını da gösteriyor.

Beyaz delikler ve karanlık madde

Büyük Patlama'dan bir saniye sonra, hızla genişleyen bir Evrendeki yoğunluk dalgalanmaları, ilkel kara delikler üretebildi (yıldızların çökmesine gerek kalmadan).

Bu ilkel kara delikler, yıldız kökenli olanlardan çok daha küçüktür ve Evrenin yaşamına dahil olan bir zamanda yerini beyaz bir deliğe bırakmak için ölümüne buharlaşabilir.

Mikroskobik beyaz delikler çok büyük olabilir. Örneğin, bir toz tanesi büyüklüğündeki birinin kütlesi Ay'dan daha büyük olabilir.

Rovelli'nin ekibi, bu mikroskobik beyaz deliklerin, en önemli kozmolojik gizemlerden biri olan karanlık maddeyi açıklayabileceğini bile öne sürüyor.

Mikroskobik beyaz delikler radyasyon yaymaz; ve bir dalga boyundan daha küçük olduklarından, görünmez oldukları ortaya çıkıyor. Bu, neden henüz tespit edilmediklerini açıklayan başka bir neden olabilir.

Referanslar

1. Battersby, S. 2010. Ebedi kara delikler nihai kozmik kasadır. Kurtarıldı: newscientist.com.
2. Choi, C. 2018. Beyaz Delikler, gizemli karanlık maddenin gizli bileşeni olabilir. Space.com'dan kurtarıldı.
3. Fraser, C. 2015. Beyaz delikler nedir? Phys.org adresinden kurtarıldı.
4. Ustalar, Karen. 2015. Beyaz delik nedir?. Meraklı.astro.cornell.edu'dan kurtarıldı
5. Wikiwand. Beyaz delik. Kurtarıldı: wikiwand.com