Kara deliklerde keşfedilen ‘hız sınırı” yeni fizik yasalarına işaret ediyor

Kara deliklerde yeni keşif

Yeni araştırmaya göre, çarpışan kara delikler için "mümkün olan maksimum geri tepme hızı" 102 milyon km/saat ile ışık hızının yaklaşık onda birini aşıyor. Physical Review Letters dergisinde yayınlanan çalışmaya göre bu zirve, çarpışma koşulları iki kara deliğin birbirine yaklaşırken birleşmesi ya da dağılması arasındaki devrilme noktasında olduğunda ortaya çıkıyor.

Araştırmacılar daha sonra Einstein'ın Genel Görelilik denklemlerini kullanarak bu hızın aşılamayacağını matematiksel olarak kanıtlamayı umuyor ve bu da fiziğin temel yasaları için potansiyel sonuçlar doğuruyor. Bilim insanları keşiflerinin daha evrensel bir tanım olabileceğine inanıyor. Yeni keşfedilen bu hız sınırının, "evrendeki en küçük nesneden en büyük nesneye kadar" her şeyi etkileyen daha büyük bir fiziksel yasalar kümesinin parçası olabileceğini söylüyor.

Uzay-zaman dokusundaki sarsıntılar

İki kara delik birbirinin yakınından geçtiğinde, birbirlerinden ayrılmadan önce ya birleşecek ya da ortak kütle merkezleri etrafında dönmeye başlayacaklardır. Kara deliklerin birbirlerinden ayrılıp ayrılmamaları ya da birbirlerinin içine doğru spiral çizip çizmemeleri, en yakın yaklaşma noktasındaki ayrılıklarına bağlı.

Rochester Teknoloji Enstitüsü'nde (RIT) matematik ve istatistik profesörü olan çalışmanın eş yazarı Carlos Lousto ve çalışmanın ortak yazarı James Healy, birbirlerinden ayrı uçan kara deliklerin olası maksimum geri tepme hızını belirlemek için sayısal simülasyonlar çalıştırmak üzere süper bilgisayarlar kullandı. Bu hesaplamalar, etkileşim halindeki iki kara deliğin nasıl evrimleşeceğini açıklayan Genel Görelilik denklemleri üzerinden yapıldı.

Böyle bir çarpışmanın verileri sayısal görelilik verileriyle karşılaştırıldığında ortaya eliptik bir kara delik yörüngesi ortaya çıktı. Lousto, daha önce bilim insanlarının birbirlerine yaklaşan kara deliklerin dairesele yakın yörüngelerde birbirlerine doğru spiral çizeceklerini düşündüklerini söyledi. Eliptik yörüngelerin keşfi, olası çarpışma olayları yelpazesini genişletti ve bilim insanlarını aşırı çarpışma senaryoları aramaya sevk etti.

Yapılan yeni çalışmada dört parametrenin değiştirilmesinin iki kara delik arasındaki kütleçekimsel etkileşimin sonucunu nasıl etkilediğine bakıldı: kara deliklerin başlangıç momentumları, en yakın yaklaşma noktasında aralarındaki mesafe, kara deliğin kendi ekseni etrafında sahip olabileceği herhangi bir dönüşün yönü ve bu dönüşün büyüklüğü.

Araştırmacılar, her biri iki ila üç hafta süren 1.381 simülasyon çalıştırarak, birbirlerinin yanından geçen zıt spinli kara delikler için olası geri tepme hızlarında bir tepe noktası buldular. Kara delikler her yöne kütleçekimsel radyasyon yayarken, zıt dönüşler bu radyasyonu bozarak geri tepme hızına katkıda bulunan bir itme kuvveti yaratıyor.

Yeni temel fizik

Lousto'ya göre, iki kara deliğin çarpışması sırasında ne olacağını belirleyen "devrilme noktası," kara deliklerin hareketlerine bağlı olarak değişebilir. Bu nedenle, Lousto bu etkileşimi, suyun kaynaması gibi ani bir olay yerine, manyetizma veya süper iletkenlik gibi yumuşak bir geçişe benzetiyor. Yani, her şey aniden olmaz, zamanla enerji alınır. Araştırmacılar ayrıca, bu geçişlerin karakteristik ölçeklendirme faktörlerini incelediler, ancak daha fazla yüksek çözünürlüklü simülasyona ihtiyaç duyulduğunu söylüyorlar.

Lousto, bu sonuçların, atomlardan kara deliklere kadar her boyutta geçerli olabilecek genel bir ilkeye işaret ettiğini belirtiyor. Ayrıca, temel fiziğin iki büyük alanını - yerçekimi için Genel Görelilik ve diğer temel kuvvetler için kuantum teorisi - birleştirmek zor olsa da, kara deliklerin açıklamaları, bu iki alan arasındaki zorlukları aşmaya çalışan bazı teorilere dayanıyor.