Fizikçiler İki Solucan Deliğinin Çarpışmasında Ne Olabileceği Modellemesi Yaptı; Sonuçlar Şaşırtıcı Çıktı

Okyanosun yüzeyi gibi evrenin dokusu, kozmos boyunca dışarıya yayılan sınırsız sayıda yerçekimi dalgasıyla sürekli olarak dalgalanmaktadır.

Bu dalgalardan günümüze kadar tespit ettiğimiz sayı üç haneli – ve bunların çoğu evrendeki en yoğun nesneler olan caradeliklerin çarpışmasıyla ilişkilendirildi.

Ama bir çarpışmanın her zaman caradeliklere ait olduğu nasıl biliniyor? Ve henüz tespit edemediğimiz yerçekimi dalgaları imzaları ya?

Peki evrene şarkı söyleten başka bir şey varsa ne olur? Ya çarpışan solucan delikleri benzeri bir patlama yaratabilirse – ve biz onu bulduğumuzda bunu nasıl tanırdık?

En azından belirli bir solucan deliği türü için yeni simülasyonlar, çarpışmaların son derece tuhaf olacağını – ve spacetime dokusunda belirgin imzalar bırakabileceğini öne sürüyor.

Rusya‘daki Fizik Teknoloji Enstitüsü’nden fizikçi Nikita M. Shirokov ile Yüksek Ekonomi Okulu’ndan yapay zeka mühendisi Ilya Nachevsky tarafından yazılan bir ön baskıya göre, iki boyutlu Ellis-Bronnikov solucan deliği etkileştiğinde birkaç şey olabilir – ve bunların çoğu son derece tuhaf.

Solucan deliklerini düşündüğünde muhtemelen akla ilk gelen bilim kurgu olur – bir bölgeden diğerine kısa yol sağlayan kozmik arka odalardaki tüneller, hiperuzay, atlama kapıları.

Ama Star Trek ve The Expanse‘te sunulan fikirlerin çoğu gibi solucan delikleri de gerçek bilimsel teoriye sağlam şekilde dayanıyor – yerçekimini spacetime’ın eğriliği olarak tanımlayan Einstein’ın genel görelilik teorisinden ortaya çıkan matematiksel bir olasılık.

Nazari olarak, spacetime öyle eğilebilir ki iki ayrı bölge bir tünel ya da boğaz ile birbirine bağlanır – işte bu da solucan deliğidir.

Bu tür bir yapının evrende gerçekten var olup olamıyorsa açık bir soru olmaya devam ediyor.

Einstein-Rosen köprüsü terimini duymuşsunuzdur. Bu, geçilemeyen bir solucan deliği türüdür. Farklı bir model ise fantezik skaler alan adı verilen bir şeyle açıkta tutulan geçilebilir bir geçiş olan Ellis-Bronnikov solucan deliğidir.

Bu hayali alanın boğazın kapanmasını engelleyen olağan dışı negatif enerji özellikleri vardır.

Geçilebilir demek içinden kırılabilir bir şey geçebilir anlamına gelir, ancak kararlı olduğu anlamına gelmez; dolayısıyla insanın içinden geçmesi gerekir mi başka bir meseledir.

Bu özellikle Ellis-Bronnikov solucan delikleri için geçerlidir.

Fantezik skaler alan bir solucan deliğinin boğazını açıkta tutabilse de, küçük bir bile dalgalanma hassas dengeyi bozabilir. Boğaz çöküp caradelik oluşturabilir ya da şişme olarak adlandırılan zincirleme bir süreçle genişlemeye başlayabilir.

Bu nedenle, bu iki volatilit yapı rastgele de olsa yolları kesişirse, oldukça görkemli ve yıkıcı bir şey olabileceğini beklersiniz.

Bu patlamanın nasıl görüneceğini öğrenmek için Shirokov ve Nachevsky, iki boyutlu Ellis-Bronnikov solucan deliği çiftlerinin üç boyutlu simülasyonlarını çalıştırdı; başlangıçtaki araları, yolları ve açıkta tuttukları fantezik skaler alanların özelliklerini değiştirerek.

Sonuçlar şaşırtıcı derecede çeşitliydi.

Düzenlemeye bağlı olarak solucan delikleri birbirini çekebilir ya da itebilir. Bazıları ayrılmadan önce etkileşecek kadar yaklaşıp yollarını ayırdı; bu sırada boğazları dramatik şekilde genişledi.

Bazıları ise birbirine doğru daldı – ama tek bir büyük solucan deliğinde birleşmek yerine, çok daha tuhaf bir şey oldu.

Caradeliklerin olay ufkuna benzer ortak bir görünür ufuk, iki boğazın etrafında oluştu ve onları gelişmekte olan bir caradelikin içinde birbirine kapadı.

i̇şler beklenmeyen=”” bir=”” bu=”” buradan=”” caradeliklerin=”” da=”” daha=”” görünür=”” p=”” sonra=”” tuhaflaştı=”” ufuk,=”” ufuklarının=”” yapması=”” yaptı.<=”” çünkü=”” şey=”” –=””>

Küçüldü.

Fantezik skaler alan uzayın çökmekte olan bölgesine düştükçe, ufok alanının yaklaşık %28’i kayboldu.

Sıradan koşullar altında, caradelikin olay ufkünün yüzey alanı ancak artabilir ya da aynı kalır; bu 1971’de Stephen Hawking tarafından öne sürülen caradelik alan teoremidir.

Ama bu teorem, fantezik skaler alanın ihlal ettiği enerji davranışı hakkındaki varsayımlara dayanıyor. Onun olağan dışı negatif enerji özellikleri, simüle edilen ufonun büyümek yerine küçülmesine olanak tanıyor.

Bu, alan teoremine çışmıyor; çünkü simülasyon olay ufkü değil ortak bir görünür ufok içeriyor ve teoremin varsayımlarını ihlal eden bir alan. Ama yine de dikkat çekici bir sonuç.

Şimdi, bu noktada muhtemelen bunların yerçekimi dalgalarıyla ne alaka olduğunu merak ediyorsunuz.

Caradelikler gibi büyük kütleli nesneler çarpışmaya doğru içe doğru spiral oluştururken, değişen hareketleri spacetime üzerinden dalgalar yayar – tıpkı okyanusta bir teknenin bıraktığı sızıntı gibi. Yerçekimi dalgaları da budur.

Solucan delikleri – en azında bu çalışmada modellenen kütüllu Ellis-Bronnikov solucan delikleri – hareket edip etkileşirken aynı zamanda yerçekimi dalgaları da üretmelidir.

Araştırmacılar, ortaya çıkan sinyallerin tek bir caradelik çiftinin birbirine doğru spiral oluşturarak çarpışmasından oldukça farklı olacağını buldu.

Spiral yapan caradelik çifti, iki nesne birbirine yaklaştıkça giderek güçlenen ve frekansı yükselen ‘cırcır’ adı verilen belirgin bir sinyal üretir.

Sinyalin kesin şekli ve gücü, solucan deliklerinin birbirine doğru daldığı ya da ancak geçerken birbirini sıyırdığına bağlıydı.

İlginçtir ki yakın uçurmalardan bazıları, ortak bir görünür ufok oluşmadan bile son derece güçlü yerçekimi dalga patlamaları üretti.

Bu, cırcırı olmayan biryerçekimi dalga patlamasının solucan deliklerine dair kanıt olduğu anlamına gelmez. Caradelikler de belirli koşullar altında böyle sinyaller üretebilir.

2019’da tespit edilen ve sonrasında araştırılan GW190521 adlı son derece olağan dışı bir sinyal, egzotik spacetime fiziğine dair olası bir imza olarak inceleniyor.

Bu, onun bir solucan deliği tarafından üretildiği anlamına gelmez ve yeni simülasyonlar bu olayla bir bağlantı kurmuyor. Ama hayali nesnelerin mümkün imzalarını anlama çabasının neden değerli olduğunu gösteriyor.

Ama yine de başka bir zorluk var. Araştırmacılar, erken evrende oluşan solucan deliklerinin sinyallerinin kozmik genişleme nedeniyle LIGO ve planlanan LISA görevi gibi yerçekimi dalga gözlemhaneleriyle tespit edilemeyecek kadar düşük frekanslara gerildiğini belirtiyor.

Bu özel sinyallerin tespit edilebilmesi için solucan deliklerinin kozmik tarihte çok daha sonra oluşması gerekir – ve bilim insanları bunun nasıl olabileceğine dair şu anda bir bilgiye sahip değil.

Yine de evren bizi önceki gibi şaşırtabilir. Ve şimdi, eğer bir şekilde Ellis-Bronnikov solucan deliği çarpışmasının sinyalini kaydetmeyi başarırsak, neyle karşılaştığımıza dair daha iyi bir fikrimiz olur.

Halen hakem değerlendirmesinden geçmemiş olan bu araştırma, arXiv ön baskı sunucusunda mevcut.

Bu makale Fiona MacDonald tarafından doğrulandı ve Fiona MacDonald tarafından düzenlendi. Sürecimize gurur duysak da, biz yine de insanız. Bir hata fark ederseniz bize bildirmekten çekinmeyin.