SOLUCAN DELIĞI: TARIH, TEORI, TÜRLERI, OLUŞUMU - ARTE - 2025

Astrofizik ve kozmolojide bir solucan deliği , uzay-zaman dokusundaki iki noktayı birbirine bağlayan bir geçittir. Düşen elmanın 1687'de Isaac Newton'un kütleçekim teorisine ilham vermesi gibi, elmaları delen solucanlar da yerçekimi çerçevesinde yeni teorilere ilham verdi.

Nasıl solucan bir tünel aracılığıyla elmanın yüzeyindeki başka bir noktaya ulaşmayı başarırsa, uzay-zaman solucan delikleri de daha kısa sürede evrenin uzak bölgelerine gitmesine izin veren teorik kısayollar oluşturur.

Uzay-zaman solucan deliği: sanatsal vizyon. Kaynak: Pixabay.

Birçoğunun hayal gücünü yakalayan ve yakalamaya devam eden bir fikir. Bu arada, kozmologlar varlığını kanıtlamanın yollarını aramakla meşguller. Ancak şu anda hala spekülasyon konusu.

Solucan deliklerini, zamanın içlerinden geçme olasılığını ve solucan delikleri ile kara delikler arasındaki farkları anlamaya biraz daha yaklaşmak için uzay-zaman kavramına bakmalıyız.

Uzay-zaman nedir?

Uzay-zaman kavramı, solucan deliği kavramı ile yakından bağlantılıdır. Bu nedenle önce ne olduğunu ve temel özelliğinin ne olduğunu tespit etmek gerekir.

Uzay-zaman, evrendeki her olayın meydana geldiği yerdir. Ve evren, tüm madde-enerji biçimlerini ve daha fazlasını barındırabilen uzay-zamanın bütünüdür …

Damat gelinle buluştuğunda bu bir olaydır, ancak bu olayın mekansal koordinatları vardır: buluşma yeri. Ve bir zaman koordinatı: toplantının yılı, ayı, günü ve saati.

Bir yıldızın doğuşu ya da bir süpernovanın patlaması da uzay-zamanda gerçekleşen olaylardır.

Şimdi, evrenin kütlesiz ve etkileşimsiz bir bölgesinde, uzay-zaman düzdür. Bu, paralel başlayan iki ışık ışınının o bölgede kaldıkları sürece bu şekilde devam ettiği anlamına gelir. Bu arada, bir ışık ışını için zaman sonsuzdur.

Elbette uzay-zaman her zaman düz değildir. Evren, uzay-zamanı değiştiren ve evrensel ölçekte bir uzay-zaman eğriliğine neden olan kütleye sahip nesneler içerir.

Bir esinlenme anında "hayatımın en mutlu fikri" olarak adlandırdığını, hızlandırılmış bir gözlemcinin yerel olarak büyük bir nesneye yakın olandan ayırt edilemez olduğunu fark eden Albert Einstein'ın kendisiydi. Ünlü eşdeğerlik ilkesidir.

Ve hızlandırılmış bir gözlemci uzay-zamanı büker, yani Öklid geometrisi artık geçerli değildir. Bu nedenle yıldız, gezegen, galaksi, kara delik veya evrenin kendisi gibi büyük bir nesnenin ortamında uzay-zaman bükülür.

Bu eğrilik, insanlar tarafından yerçekimi denen, her gün aynı zamanda gizemli olan bir kuvvet olarak algılanır.

Yerçekimi, içinde seyahat ettiğimiz otobüs sert bir şekilde fren yaptığında bizi öne çeken kuvvet kadar muammalı. Sanki aniden görünmez, karanlık ve devasa bir şey birkaç dakika öne çıkıyor ve bizi çekiyor, aniden bizi ileriye doğru itiyor.

Gezegenler Güneş'in etrafında eliptik olarak hareket eder çünkü kütlesi uzay-zaman yüzeyinde gezegenlerin yörüngelerini eğmelerine neden olan bir çöküntü oluşturur. Bir ışık ışını, Güneş'in ürettiği uzay-zaman depresyonunu takip ederek yolunu da büker.

Uzayda tüneller - zaman

Uzay-zaman eğimli bir yüzeyse, prensipte hiçbir şey bir alanın diğerine tünel yoluyla bağlanmasını engellemez. Böyle bir tünelden geçmek, sadece yer değiştirmek anlamına gelmez, aynı zamanda başka bir zamana gitme imkanı da sunar.

Bu fikir, 1960'ların ünlü Amerikan dizisi "The Time Tunnel" ve son zamanlarda Star Trek serisinden "Deep Space 9" ve 2014 filmi Interstellar dahil olmak üzere birçok bilim kurgu kitabına, dizisine ve filme ilham verdi.

Fikir, Genel Göreliliğin alan denklemlerine çözümler arayan, Nathan Rosen ile birlikte, bir kısayol işlevi gören bir tünel aracılığıyla iki farklı uzay-zaman bölgesini birbirine bağlamayı sağlayan teorik bir çözüm bulan Einstein'dan geldi.

Bu çözüm Einstein - Rosen köprüsü olarak biliniyor ve 1935'te yayınlanan bir çalışmada ortaya çıkıyor.

Bununla birlikte, "solucan deliği" terimi ilk kez 1957'de teorik fizikçiler John Wheeler ve Charles Misner sayesinde o yıldan kalma bir yayında kullanıldı. Daha önce, aynı fikre atıfta bulunmak için "tek boyutlu tüpler" deniyordu.

1980 yılının sonlarında, Carl Sagan daha sonra bir filme dönüştürülen bilim kurgu romanı "Contact" ı yazıyordu. Elly adlı kahraman, 25 bin ışık yılı uzakta akıllı dünya dışı yaşamı keşfeder. Carl Sagan, Elly'nin oraya seyahat etmesini istedi, ancak bilimsel olarak inandırıcı bir şekilde.

Kısayol aranmadıkça, 25 bin ışıkyılı uzaklıkta seyahat etmek bir insan için kolay bir iş değildir. Tekilliğe yaklaşırken, farklı yerçekimi uzay aracını ve mürettebatını parçalara ayıracağından, bir kara delik bir çözüm olamaz.

Carl Sagan başka olasılıkları araştırmak için zamanın önde gelen kara delik uzmanlarından birine danıştı: konu hakkında düşünmeye başlayan ve Einstein-Rosen köprülerinin veya solucan deliklerinin farkına varan Kip Thorne Çözüm Wheeler'dı.

Ancak Thorne, matematiksel çözümün istikrarsız olduğunu, yani tünelin açıldığını, ancak kısa süre sonra boğulup ortadan kaybolduğunu da fark etti.

Solucan deliklerinin kararsızlığı

Uzayda ve zamanda büyük mesafeler kat etmek için solucan deliklerini kullanmak mümkün mü?

İcat edildiklerinden beri, solucan delikleri, kahramanlarını uzak yerlere götürmek ve doğrusal olmayan zamanın paradokslarını deneyimlemek için sayısız bilim kurgu planında hizmet etti.

Kip Thorne, solucan deliği dengesizliği sorununa iki olası çözüm buldu:

• Sözde kuantum köpüğü sayesinde. Planck ölçek (10 'de ^-35 m) mikrotüneller aracılığıyla uzay-zaman iki bölge bağlama yeteneğine kuantum dalgalanmalar vardır. Varsayımsal, çok gelişmiş bir medeniyet, geçitleri genişletmenin ve bir insanın geçmesi için yeterince uzun tutmanın bir yolunu bulabilir.
• Negatif kütle maddesi. 1990 yılında Thorne tarafından yayınlanan tahminlere göre, solucan deliğinin uçlarını açık tutmak için bu yabancı maddeden büyük miktarlarda ihtiyaç duyulacaktı.

Bu son çözümle ilgili dikkat çekici olan şey, kara deliklerin aksine tekillik veya kuantum fenomeni olmaması ve insanların bu tür tünelden geçişinin mümkün olmasıdır.

Bu şekilde, solucan delikleri uzaydaki uzak bölgelerin birbirine bağlanmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda zamanla da ayrılabilir. Bu nedenle zamanda yolculuk yapan makinelerdir.

20. yüzyılın sonunda kozmolojide büyük referans olan Stephen Hawking, solucan deliklerinin veya zaman makinelerinin, onlardan kaynaklanan birçok paradoks ve çelişki nedeniyle uygulanabilir olduğuna inanmadı.

Bu, uzay-zamanın farklı bölgelerindeki iki kara deliğin bir solucan deliği ile dahili olarak birbirine bağlı olma olasılığını öne süren diğer araştırmacıların ruhlarını bastırmadı.

Uzay-zaman yolculuğu için bu pratik olmasa da, kara deliğe girmenin getireceği sıkıntılar dışında, başka bir kara delik olduğu için diğer uçtan çıkma olasılığı da olmayacaktı.

Kara delikler ve solucan delikleri arasındaki farklar

Bir solucan deliğinden bahsettiğinizde aklınıza hemen kara delikler gelir.

Belli bir kritik kütleye sahip bir yıldızın evrimi ve ölümünden sonra doğal olarak bir kara delik oluşur.

Yıldız nükleer yakıtını tükettikten sonra ortaya çıkar ve kendi çekim kuvveti nedeniyle geri dönüşü olmayan bir şekilde büzülmeye başlar. Olay ufkunun yarıçapından daha yakın hiçbir şeyin, ışığın bile kaçamayacağı bir çöküşe neden olana kadar amansız bir şekilde devam eder.

Buna karşılık, bir solucan deliği, uzay-zaman eğriliğindeki varsayımsal bir anormalliğin sonucu olan nadir bir olaydır. Teorik olarak bunlardan geçmek mümkündür.

Bununla birlikte, eğer birisi bir kara delikten geçmeye çalışırsa, tekilliğin yakın çevresindeki yoğun yerçekimi ve aşırı radyasyon onu ince bir atomaltı parçacık ipliğine dönüştürür.

Kara deliklerin varlığına dair dolaylı ve çok yakın zamanda doğrudan kanıtlar var. Bu kanıtlar arasında, LIGO kütleçekim dalgası gözlemevi tarafından tespit edilen iki devasa kara deliğin çekilmesi ve dönmesi yoluyla yerçekimi dalgalarının yayılması ve tespiti yer alıyor.

Samanyolu gibi, büyük galaksilerin merkezinde süper büyük bir kara deliğin var olduğuna dair kanıtlar var.

Merkeze yakın yıldızların hızlı dönüşü ve oradan yayılan büyük miktardaki yüksek frekanslı radyasyon, bu fenomenin varlığını açıklayan devasa bir kara delik olduğuna dair dolaylı kanıtlardır.

Sadece 10 Nisan 2019'da dünyaya, çok uzak bir galakside bulunan süper kütleli bir kara deliğin (Güneş'in kütlesinin 7 milyar katı) ilk fotoğrafı gösterildi: Başak Takımyıldızı'ndaki Messier 87, 55 milyon. Dünya'dan ışık yılı.

Bir kara deliğin bu fotoğrafı, dünyanın dört bir yanından 200'den fazla bilim insanının katılımıyla "Olay Ufuk Teleskobu" adı verilen dünya çapındaki teleskop ağıyla mümkün oldu.

Öte yandan, bugüne kadar hiçbir solucan deliği kanıtı yok. Bilim adamları bir kara deliği tespit edip izlemeyi başardılar, ancak aynı şey solucan delikleriyle mümkün olmadı.

Bu nedenle, teorik olarak mümkün olsalar da, bir zamanlar kara delikler de olduğu gibi, varsayımsal nesnelerdir.

Çeşitli / solucan deliği türleri

Henüz tespit edilmemiş olsalar da veya belki de tam da bu nedenle, solucan delikleri için farklı olasılıklar hayal edildi. Einstein'ın genel görelilik denklemlerini karşıladıkları için hepsi teorik olarak uygulanabilir. İşte bazıları:

• Aynı evrenin iki uzay-zaman bölgesini birbirine bağlayan solucan delikleri.
• Bir evreni başka bir evrene bağlayabilen solucan delikleri.
• Maddenin bir açıklıktan diğerine geçebileceği Einstein-Rosen köprüleri. Her ne kadar maddenin bu geçişi istikrarsızlığa neden olacak, tünelin kendi üzerine çökmesine neden olacaktı.
• Kip Thorne'un solucan deliği, küresel bir negatif kütle maddesinden kabuk ile. Kararlıdır ve her iki yönde de hareket ettirilebilir.
• Birbirine bağlı iki statik kara delikten oluşan sözde Schwarzschild solucan deliği. Madde ve ışık her iki uç nokta arasında sıkışıp kaldığı için, çapraz geçişli değildirler.
• Yüklü ve / veya dönen veya Kerr solucan delikleri, iki içten bağlı dinamik kara delikten oluşur, yalnızca tek bir yönde hareket edebilir.
• Varlığı atom altı seviyede kuramlaştırılan uzay-zamanın kuantum köpüğü. Köpük, farklı bölgeleri birbirine bağlayan oldukça kararsız atom altı tünellerden oluşur. Bunları stabilize etmek ve genişletmek için bir kuark-gluon plazmasının yaratılması gerekir ki bu da neredeyse sonsuz miktarda enerji gerektirir.
• Daha yakın zamanlarda, sicim teorisi sayesinde, kozmik sicimler tarafından desteklenen solucan delikleri teorileştirildi.
• Yerçekimi tarafından bir arada tutulan bir uzay-zaman deliği veya Einstein-Rosen köprüsünün ortaya çıktığı kara delikler iç içe geçmiş ve sonra ayrılmıştır. Fizikçiler Juan Maldacena ve Leonard Susskind tarafından Eylül 2013'te önerilen teorik bir çözümdür.

Einstein'ın genel görelilik denklemleriyle çelişmediği için bunların tümü mükemmel şekilde mümkündür.

Solucan delikleri hiç görülecek mi?

Kara delikler uzun bir süre Einstein'ın denklemlerinin teorik çözümleriydi. Einstein, insanlık tarafından tespit edilme olasılığını kendisi sorguladı.

Albert Einstein (1879-1955), görelilik teorisinin yazarı. Kaynak: Pixabay.

Böylece uzun bir süre kara delikler bulunup yerleşene kadar teorik bir tahmin olarak kaldı. Bilim adamlarının solucan delikleri için aynı umudu var.

Onların da orada olmaları çok olasıdır, ancak henüz onları bulmak öğrenilmemiştir. Çok yakın tarihli bir yayına göre, solucan delikleri izleri ve gölgeleri teleskoplarla bile gözlemlenebilir bırakacaktı.

Fotonların solucan deliğinin etrafında dolaşarak parlak bir halka oluşturduğuna inanılıyor. En yakın fotonlar içeri düşer ve arkalarında kara deliklerden ayırt edilmelerine izin verecek bir gölge bırakır.

Hindistan, Mumbai'deki Tata Temel Araştırma Enstitüsü'nde fizikçi olan Rajibul Shaikh'e göre, bir tür dönen solucan deliği kara deliğinkinden daha büyük ve çarpık bir gölge üretecektir.

Shaikh, çalışmasında belli bir sınıf dönen solucan deliği tarafından oluşturulan teorik gölgeleri incelemiş ve bir kara delikten ayırt edilmesini ve tanımlanmasını sağlayan foton gölgesinin oluşumunda delik boğazının önemli rolüne odaklanmıştır.

Shaikh ayrıca gölgenin solucan deliğinin dönüşüne bağımlılığını da analiz etmiş ve onu dönen bir Kerr kara deliğinin oluşturduğu gölge ile karşılaştırarak önemli farklılıklar bulmuştur. Tamamen teorik bir çalışmadır.

Bunun dışında, şu an için solucan delikleri matematiksel soyutlamalar olarak kalmaya devam ediyor, ancak bazılarının yakında fark edilmesi mümkündür. Diğer uçta olan şey, şu an için hâlâ varsayım konusudur.

Referanslar

1. Kuantum dolanıklığı yerçekimine yol açabilir. Cienciaaldia.com'dan alınmıştır
2. Progress of Physics, Cilt 61, Sayı Eylül 2013 Sayfalar 781-811
3. Solucan deliği. Wikipedia.org'dan alınmıştır
4. Boş zaman. Wikipedia.org sitesinden alınmıştır.
5. David Nield (2018). Çılgın Yeni Makale Solucan Deliklerinin Teleskoplarla Kolayca Görebileceğimiz Gölgeler Oluşturduğunu Öneriyor. Sciencealert.com'dan alınmıştır