Evren, Kara Deliklerin Yakınında Nasıl Yansıyor?

0
29
Canlandırma: NASA

Kara deliklerin civarında uzay o kadar bükülüyor ki, ışık ışınları bile birkaç kez kıvrılıyor. Bu olgu, aynı şeyin birden fazla halini görmemizi sağlayabiliyor. Bu şey onlarca yıldır biliniyor olsa da, Niels Bohr Enstitüsü’nde öğrenci olan Albert Sneppen sayesinde tam ve matematiksel bir ifadeye daha yeni kavuştuk. Yeni ortaya çıkan ve gerçek kara deliklerde çok daha kullanışlı olan bu sonuç, Scientific Reports bülteninde yayımlandı.

Kara delikleri muhtemelen duymuşsunuzdur. Bunlar, ışığın bile kaçamadığı müthiş kütleçekim parçaları. Uzayın ve zamanın, kara deliklerin yakınında tuhaf davrandığını; uzayın büküldüğünü de duymuş olabilirsiniz.

Bir kara deliğin yakınında uzay o kadar çok bükülüyor ki, ışık ışınlarının yönü değişiyor. Çok yakın bir yerde ise ışık o kadar fazla sapıyor ki, kara deliğin etrafında birkaç defa yolculuk ediyor. Bu yüzden uzaktaki bir arka plan galaksisini (veya başka bir gök cismini) gözlemlediğimizde, şanslıysak galaksinin aynı görüntüsünü birkaç defa görebiliriz. Fakat bu görüntüler gitgide daha fazla bozulur.

Burada şöyle bir işleyiş var: Uzaktaki bir galaksi, bütün yönlerde ışık saçıyor. Bu ışığın bir kısmı kara deliğe yaklaşıyor ve burada biraz sapıyor. Bir kısım ışık ise çok daha yakına geliyor ve kara deliğin etrafında tek sefer dönüp bize doğru kaçıyor. Bu böyle devam ediyor. Bir kara deliğin yakınına baktığımızda, deliğin kenarına ne kadar yakın bakarsak, aynı galaksinin gitgide daha fazla halini görüyoruz.

Arka plan galaksisinden gelen ışık bir kara deliğin ne kadar yakınından geçerse, deliğin etrafında o kadar fazla dolaşıyor. Bu sayede aynı galaksiyi birkaç yönden görebiliyoruz. Çizim: Peter Laursen

Peki bir görüntüden bir sonraki görüntüyü görmek için kara deliğe ne kadar yakından bakmanız gerekiyor? 40 yıldan uzun süredir bilindiği üzere, yaklaşık 500 kat yakından (matematikle güreş yapmayı sevenler için daha doğru bir ifadeyle söylemek gerekirse, “iki pi’nin üstel fonksiyonu” şeklinde yazılıyor; yani e2π şeklinde).

Bunun hesaplanması o kadar karmaşık bir iş ki, daha bu zamana kadar neden böyle bir faktör olduğuna yönelik matematiksel ve fiziksel bir önsezi geliştirememişiz. Fakat Kozmik Şafak Merkezi’nde (Niels Bohr Enstitüsü ve Danimarka Teknik Üniversitesi Uzay Bölümü altındaki temel bir araştırma merkezi) yüksek lisans öğrencisi olan Albert Sneppen, bir takım zekici matematiksel hileler kullanarak durumun neden böyle olduğunu kanıtlamayı başarmış.

“Görüntülerin neden böylesine hoş bir şekilde kendilerini tekrar ettiğini şimdi anlamanın muhteşem güzel bir tarafı var. Bunun dışında, kütleçekim ve kara deliklere yönelik bildiklerimizi test etmek bakımından da yeni fırsatlar elde ediyoruz” diyor Albert Sneppen.

Bir şeyi matematiksel olarak kanıtlamak kendi içinde tatmin edici olmanın yanında, bizi bu müthiş olguyu anlamaya da bir adım daha yaklaştırıyor. “500” faktörü, kara deliklerin ve kütleçekimin çalışma biçimini doğrudan takip ediyor. Dolayısıyla görüntülerin tekrarları, kütleçekimi inceleyip test etmenin bir yolu haline geliyor.

Dönen kara delikler

Sneppen’in tamamen yeni bir özellik niteliğindeki bu yöntemi daha genel hale getirilerek, “önemsiz” kara deliklerin yanısıra dönen kara deliklere de uygulanabilir. Esasında, kara deliklerin hepsi dönüyor.

Bakıldığı zaman görülen durum (ör. Dünya’dan görülme şekli). Kara deliğe ne kadar yakından bakarsak, galaksinin fazladan görüntüleri de gitgide o kadar sıkışıp bozuluyor. Çizim: Peter Laursen

“Görünüşe göre kara delik çok hızlı döndüğünde, kara deliğe artık 500 kat yaklaşmak zorunda kalmıyorsunuz. Yaklaşma oranı önemli derecede düşünüyor. Aslında her bir görüntü, artık kara deliğin kenarının sadece 50, 5 ve hatta 2 kat yakınında olabiliyor” diye açıklıyor Albert Sneppen.

Her yeni görüntü için kara deliğe 500 kat yakından bakmak zorunda olmak, bu görüntülerin hızla tek bir dairesel görüntüye “sıkıştırıldığı” anlamına geliyor. Pratikte, pek çok görüntüyü gözlemlemek zor olur. Fakat kara delikler döndüğünde, “fazladan” görüntüler için daha fazla alan oluşuyor. Dolayısıyla bu kuramı, çok da uzak olmayan bir gelecekte gözlemsel olarak doğrulayabiliriz. Bu şekilde sadece kara delikler hakkında değil, onların ardındaki galaksiler hakkında da yeni şeyler öğrenebiliriz:

Işın seyahat süresi arttıkça, kara deliğin etrafından daha fazla kez geçmesi gerekiyor ve görüntüler giderek “gecikmeli” hale geliyor. Örneğin bir arka plan galaksisinde yer alan bir yıldız süpernova şeklinde patlarsa, bu patlama tekrar tekrar görülebilir.

 

 

 

 

Kaynak: Kopenhag Üniversitesi – Fen Bilimleri Fakültesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here