Çılgın Bir Makaleye Göre Uzay-Zaman 'Kristalleri' Minik Kara Deliklerin İçine Çökebilir

Şimdi ise fizikçiler, kara delik oluşumu eşiğindeki uzay-zaman geometrisinin bir tuhaflığını ilk kez matematiksel olarak tanımladı.

Bu noktada, uzay-zamanın eğriliği kendi içinde, “zaman kristalleri” olarak adlandırılan egzotik madde hâllerini andıran son derece düzenli tekrar eden bir duruma organize olabiliyor. Bu egzotik yapılar, atomik desenlerini zaman boyunca tekrar ediyor.

Ve işte olayın daha da ürkütücü kısmı burada başlıyor. Çok küçük bir enerji dürtüsüyle, uzay-zamandaki bu kristal benzeri desenler mikroskobik kara deliklere çökebiliyor.

Avusturya’daki Technical University of Vienna’dan fizikçi Daniel Grumiller şöyle diyor:

“Bazen küçücük, önemsiz gibi görünen bir neden bile devasa ve dramatik bir değişimi tetiklemeye yeterlidir.
Örneğin sıfır santigrat derecedeki sıvı suyu düşünün. Suyun donması için çok küçük bir değişiklik yeterlidir. Ardından su molekülleri kendiliğinden düzenli bir desen hâlinde sıralanır ve bir buz kristali oluşturur.”

Evrenin büyük bölümünde fizik son derece kusursuz işler. Gezegen yörüngelerinden çarpışan galaksilere kadar, Einstein’ın genel görelilik teorisi kütleçekimini olağanüstü bir doğrulukla açıklar.

Fakat kara delik oluşumunun eşiğinde – “kritik çöküş” olarak bilinen bölgede – kütleçekim öylesine karmaşık hâle gelir ki Einstein denklemlerini analitik olarak çözmek neredeyse imkânsız olur. Bu nedenle fizikçiler büyük ölçüde bilgisayar simülasyonlarına güvenmek zorunda kalır.

Bu eşik, kütleçekimin kara delik oluşumunun tam sınırında dengede durduğu hassas bir rejimi tanımlar. Sonuç iki şekilde gelişebilir: Sistem ya sıradan biçimde dağılıp gider ya da tamamen çökerek bir kara deliğe dönüşür.

1993 yılında teorik fizikçi Matthew Choptuik büyük bir atılım gerçekleştirdi.

Bilgisayar simülasyonları kullanan Choptuik, kara delik oluşumu eşiğindeki kritik durumun “ayrık öz-benzerlik” olarak bilinen bir özellik sergilediğini keşfetti: Uzay-zaman boyunca daha küçük ve daha küçük ölçeklerde yankılanan tekrar eden desenler.

“Bu uzay-zaman kristali son derece tuhaf ve büyüleyici bir nesne,” diyor Grumiller.

“Bu bir tür ara durum; iki farklı yönde evrilebilen kararsız bir nokta. Basitçe çözünüp yeniden sıradan uzay-zamana dönüşebilir ve geriye serbestçe hareket eden parçacıklarla dolu normal bir uzay bırakabilir.

Ama eğer çok küçük bir enerji miktarı eklenirse, evrim tamamen farklı bir yola girer: Göze çarpmayan uzay-zaman kristali bir kara deliğe dönüşür.”

Choptuik’in öncü çalışmalarından sonraki otuz yıl boyunca fizikçiler bu uzay-zaman kristallerini yalnızca hesaplamalı yöntemlerle inceleyebildi. Çünkü kritik çöküş eşiğinde Einstein denklemlerini çözmenin zorluğu nedeniyle kimse bunları tanımlayacak matematiği geliştirememişti.

Grumiller ve meslektaşlarının bulduğu püf noktası ise alışılmış dört boyutlu uzay-zaman anlayışının dışına çıkmaktı.

Bizim Evrenimizde uzay-zaman üç uzamsal ve bir zamansal boyuttan oluşur. Ancak matematiksel olarak genel görelilik herhangi bir boyut sayısı için yazılabilir.

Araştırmacılar probleme şu düşünceyle yaklaştı: Ya Evren’i çok daha fazla boyuta sahipmiş gibi hayal edersek?

Almanya’daki Goethe University Frankfurt Teorik Fizik Enstitüsü’nden fizikçi Christian Ecker şöyle diyor:

“Bizim Evrenimiz dört boyuta sahip — üç uzay boyutu ve bir zaman boyutu.

Ama prensipte fizik denklemlerini daha fazla boyut için yazmamızı engelleyen hiçbir şey yok — beş boyut, kırk iki boyut hatta sonsuz sayıda boyut bile olabilir.”

Kulağa ne kadar garip gelse de, Evren’in çok büyük sayıda boyuta sahip olduğunu varsaymak Einstein denklemlerini çözmeyi aslında kolaylaştırabiliyor. Çünkü kütleçekim daha az yayılıyor ve çöken bölgenin yakınında daha yerel hâle geliyor.

Araştırmacılar yüzlerce boyuttan oluşan bir Evren hayal ederek, kara delik çöküşü sırasında kendiliğinden ortaya çıkan uzay-zaman eğriliğindeki tekrar eden fraktal benzeri yapıları tanımlayan analitik formüller türetebildi.

Üstelik denklemler yalnızca aşırı yüksek boyutlu evrenlerde işe yaramadı.

Araştırmacılar aynı matematiksel yapıların çok daha düşük boyutlarda da varlığını sürdürdüğünü keşfetti. Bu da bu tuhaf kristal benzeri durumların, kütleçekimin temel doğasına dair bir şeyi yansıtıyor olabileceğini gösteriyor.

Evren gerçekten yüzlerce gizli boyut içeriyor olabilir ya da olmayabilir. Ancak bilim insanları böyle olduğunu hayal ederek, aşırı koşullar altında gerçekleşen ve başka türlü anlaşılması son derece zor olan kütleçekimsel karmaşayı daha iyi inceleyebiliyor.

Technical University of Vienna’dan fizikçi Florian Ecker şöyle diyor:

“Tekniğimizin son derece kararlı olduğu ortaya çıktı. İstenen hassasiyet seviyesine bağlı olarak formüllerimizi ek yaklaşım yöntemleriyle sistematik biçimde geliştirebiliyoruz.

Bu da bize, daha önce analitik olarak incelenemeyen kara delikle ilişkili olguları araştırmak için yeni bir yöntem sunuyor.”