Fizik dünyasında heyecan yaratan keşif: Otuz yıllık kayıp formül bulundu

Kozmik çöllerin en ürkütücü sakinleri olan kara deliklerin doğumu, bugüne dek hep gökyüzünü sarsan devasa yıldız patlamalarıyla, yani süpernovalarla özdeşleşti. Oysa evrenin erken dönemlerinde, sessiz sedasız gerçekleşen ve arkasında hiçbir gürültü bırakmayan bambaşka bir doğum yöntemi var olmuş olabilir.

Avusturya ve Almanya’dan araştırmacıların oluşturduğu teorik fizik ekibi, uzay-zaman dokusunun adeta bir buz kristali gibi organize olarak kara deliğe dönüşmesini açıklayan, otuz yılı aşkın süredir kayıp olan matematiksel formüle ulaştı. “Physical Review Letters” dergisinde yer bulan bu çalışma, her ne kadar henüz teleskoplarla gözlemlenmemiş olsa da erken evrenin karanlık sırlarını çözmek adına yepyeni bir kapı aralıyor.

Bu teorik serüvenin temelleri aslında oldukça eskiye, Kanadalı fizikçi Matthew Choptuik’in 1993 yılındaki simülasyon çalışmalarına dayanıyor. Choptuik, uzay-zaman bükülmelerinin sınır bir değere ulaştığında kendi kendini organize ederek kendini tekrarlayan geometrik bir desene büründüğünü keşfetti. Bilim dünyasında “kritik çöküş” olarak adlandırılan bu olay, Büyük Patlama’nın hemen ardından meydana gelen ilkel kara deliklerin yapı taşını oluşturuyor olabilir. Bilim insanları Choptuik’in bu çarpıcı öngörüsünü otuz yıldır somut bir matematiksel çerçeveye oturtmayı başaramamıştı; yeni araştırma ise tam olarak bu düğümü çözmeyi başarıyor.

Suyun buza dönüşmesi gibi: Kaosun eşiğindeki kırılgan yapı

Araştırma ekibinde yer alan Daniel Grumiller, bu özel uzay-zaman kristallerini her an iki farklı yöne savrulabilecek, dengesiz bir ara istasyon şeklinde tanımlıyor. Tıpkı sıcaklığın sıfır dereceye inmesiyle su moleküllerinin aniden organize olup buza dönüşmesi gibi, uzaydaki bu hassas kristal yapı da ya tamamen dağılıp kayboluyor ya da üzerine düşen minicik bir enerji dalgasıyla aniden çökerek mikro bir kara delik doğuruyor. Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinde yer çekimini uzay-zamanın bükülmesi olarak ele aldıklarını hatırlatan çalışmanın başyazarı Christian Ecker ise mikro düzeydeki bükülmelerin kritik çöküş anında birleşerek sistemin kaderini çizdiğini belirtiyor. Ekip, zamana bağlı tek bir fonksiyon üzerinden çok boyutlu bir model geliştirerek, fizikçilerin uzun süredir formüle edemediği bu hipotezi analitik olarak doğrulamayı başardı.

Viyana Teknik Üniversitesinden Florian Ecker, geliştirdikleri formüllerin gelecekte yapılacak ek çalışmalarla çok daha hassas hale getirilebileceğini vurguluyor. Bugüne kadar kağıt üzerinde incelenmesi imkansız kabul edilen kara delik fenomenleri için bu araştırma, bilim insanlarına tamamen yeni bir metodoloji armağan ediyor. Şimdilik teorik fizik laboratuvarlarının sınırları içinde kalan bu çözümlerin, gelecekte daha az boyutlu gerçek uzay şartlarına uyarlanması hedefleniyor. Eğer bu matematiksel altyapı pratik astrofizik gözlemleriyle de desteklenirse, kara delik astronomisinde yepyeni bir sayfa açılacak.