“Alan yasası”, bir kara deliğin yüzey alanının zamanla azalamayacağını söyler.
Gizemli doğalarına rağmen kara deliklerin bazı basit kurallara uydukları düşünülmektedir. Şimdilerde ise fizikçi Stephen Hawking’in öngördüğü en ünlü kara delik yasalarından biri yerçekimi dalgalarıyla doğrulandı.
1970’lerin başında Hawking tarafından geliştirilen karadelik alanı teoremine göre, karadeliklerin yüzey alanı zamanla küçülemez. Bu kuram, alan teoremi fizikçilerini büyülüyor çünkü düzensizliğin veya entropinin zamanla azalamayacağına dair iyi bilinen bir fizik kuralını ortaya koyuyor. New York’taki Stony Brook Üniversitesi’nden ve New York’taki Flatiron Enstitüsü’nden astrofizikçi Will Farr, bunun “kara delik alanlarının temel ve önemli bir şey olduğuna dair heyecan verici bir ipucu” olduğunu söylüyor.
Yalnız bir kara deliğin yüzey alanı değişmez – sonuçta içeriden hiçbir şey kaçamaz. Ancak kara deliğe bir şey atarsanız, daha fazla kütle kazanacak ve yüzey alanı artacaktır. Ancak gelen nesne, yüzey alanını azaltan kara deliği de döndürebilir. Alan yasası, ek kütle nedeniyle yüzey alanındaki artışın, eklenen dönüş nedeniyle yüzey alanındaki azalmadan her zaman daha ağır basacağını söylemekte.
Bu alan kuralını test etmek için, MIT astrofizikçisi Maximiliano Isi, Farr ve diğer araştırmacılar, içe doğru spiral çizen ve daha büyük bir kara delikte birleşen iki kara delik tarafından oluşturulan uzay-zamandaki dalgalanmaları kullandılar. Bir kara deliğin yüzey alanı, olay ufku ile tanımlanır – içinden kaçmanın imkansız olduğu sınırdır bu. Alan teoremine göre, yeni oluşan kara deliğin olay ufkunun alanı, en az iki orijinal kara deliğin olay ufkunun alanları kadar büyük olmalıdır.
Ekip, 2015 yılında Gelişmiş Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi, LIGO tarafından tespit edilen, şimdiye kadar tespit edilen ilk yerçekimi dalgalarından gelen verileri analiz etti ( SN: 2/11/16 ). Araştırmacılar, yerçekimi dalgası verilerini birleşmeden önce ve sonra olmak üzere iki zaman dilimine böldüler ve her periyotta kara deliklerin yüzey alanlarını hesapladılar. Yeni oluşan karadeliğin yüzey alanının, birleşmeden önceki iki karadeliğin yüzey alanları toplamından daha büyük olduğu hesaplandı.
Isi, “Böyle bir hesabı ilk kez yapabiliyoruz.”dedi.
Alan teoremi, kara deliklerin ve yerçekimi dalgalarının fiziğini tanımlayan genel görelilik teorisinin bir sonucudur. Yerçekimi dalgalarının önceki analizleri, genel görelilik tahminleriyle hemfikirdi ve bu nedenle, alan yasasının çılgınca karşılanmaması gerektiği ima edilmekte idi. Ancak, araştırmayla ilgisi olmayan Maryland Üniversitesi’nden Maryland Üniversitesi’nden fizikçi Cecilia Chirenti, yeni çalışmanın alan yasasının “daha açık bir teyidi” olduğunu söylüyor.
Şimdiye kadar, genel görelilik kara delikleri iyi tanımlıyor. Ancak bilim adamları, genellikle kara delikler gibi büyük nesneler için geçerli olan genel göreliliğin, atomlar ve atom altı parçacıklar gibi küçük şeyleri tanımlayan kuantum mekaniği ile buluştuğu yerde ne olduğunu tam olarak anlamıyorlar. Bu sebeple bilim insanları yaklaşık yüz yıla yakın bir süredir 4 temel kuvvetin birlikte açıklanabileceği “Her şeyin teorisi”ni bulmaya çalışıyor.
Örneğin, kara delikler, 1970’lerde Hawking tarafından geliştirilen bir başka fikir olan Hawking radyasyonu adı verilen hafif bir parçacığın karadelikten kaçabileceğini söyler. Bu etki, teorik olarak kara deliklerin küçülmesine, ve hatta alan yasasını ihlal etmesine izin verebilir, ancak görünen o ki bu teori LİGO tarafından tespit edilen bu karadeliklerde çalışmamakta. Aslında Hawking radyasyonunun bir karadeliğin alanını gerçekten küçültüp küçültmediğini tespit etmek için o karadeliğin çok ama gerçekten çok uzun bir süre düzenli olarak takip edilmesi gerekmektedir. Bugüne kadar bu standartlarda takip edilebilmiş her hangi bir karadelik incelemesi bulunmamaktadır. Bu sebeple hem alan teorisi hem Hawking ışıması şimdilik birbiriyle tam olarak çakışmamaktadır.
Fizikçiler, iki disiplini yeni, geliştirilmiş bir kuantum kütleçekimi teorisinde birleştirecek gelişmiş bir teori arıyorlar. Kara deliklerin genel görelilik kurallarına uymadaki herhangi bir başarısızlığı, fizikçileri bu yeni teoriyi bulmaya sevk etmekte.
Bu yazı Astraphysic.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı sciencenews.org sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astraphysic.com içerik izinlerine tabidir. Astraphysic.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.
Çeviri: Sinan YAVUZ