Bir kara deliğin olay ufkundan ötesinde ne olduğu hala büyük bir muamma.
Olay ufku, ışığın dahi kaçamayacağı sınırı temsil eder ve bu da bize kara deliğin içinde ne olduğunu görmemizi imkansız kılar.
Basitlik adına, ders kitapları genellikle olay ufkunun ötesindeki tekilliği sonsuz yoğunlukta sıfır boyutlu bir nokta olarak tarif eder.
Ancak yeni bir araştırmaya göre, bu basitleştirme biraz ileri gitmiş olabilir.
Teorik fizikçiler, tekilliğin daha iyi anlaşılması için düz, üç boyutlu bir yüzey olarak kabul edilmesi gerektiğini savunuyor.
Fizikçilerden biri, kara deliklerin her zaman sezgilerine aykırı olduğunu ve bunun şaşırtıcı olduğunu ancak aynı zamanda Schwarzschild tekilliğinin düz görünümünü de mantıklı kıldığını belirtiyor.
Bir kara deliğin içinde uzay, tekilliğe doğru ışıktan daha hızlı düşer. 1930'larda fizikçiler bu tekilliği bir nokta olarak hayal etmeye başladılar.
Ancak 1960'larda bu resim değişmeye başladı. Dönen bir Kerr kara deliğinde, tekilliğe doğru düşüş hareketinin merkezkaç itmesiyle yavaşladığı ve bunun sonucunda tekilliğin bir nokta değil, bir halka olduğu bulundu.
Dönmeyen bir Schwarzschild kara deliği için ise tekilliğin bir nokta olduğu kabul edildi. Çizmesi kolay, öğretmesi kolay ve anlaşılması nispeten kolay olduğu için bu model devam etti.
Ancak yıllar önce bile, bu noktanın Schwarzschild kara delik fiziğini yetersiz temsil ettiği yönünde bir his oluşmaya başlamıştı.
Bu his, bir giriş astronomi dersindeki öğrencilerin merakıyla birleşince, bir kara deliğe düşmenin nasıl olabileceğine dair genel-relativistik görselleştirmeler oluşturuldu.
Ortaya çıkan ise… bir yüzeydi.
Bu durum raporlandı ancak tam olarak anlaşılamadığı için hemen açıklanmadı. Anlama yolculuğu on yıllar sürdü.
Cevap, iki gözlemcinin aynı kara deliğe zıt yönlerden düştüğünü takip etmekle bulundu.
Basit bir soru vardı: Sonunda nereye varıyorlardı?
Eğer tekillik bir nokta olsaydı, her iki gözlemci de aynı yere ulaşmalıydı.
Ancak genel göreliliğe göre, bu asla gerçekleşemez.
Gözlemciler düştükçe, kara deliğin eğdiği uzay-zaman, ışığın veya başka herhangi bir sinyalin aralarında seyahat etmesini engeller. Bu, birbirlerini etkileyemez veya birbirlerinin son anlarından asla haber alamazlar hale gelirler.
Hamilton ve McMaken, gözlemciler tekilliğe ulaşmadan önce bilgi alışverişinde bulunamazlarsa, nihayetinde aynı uzay-zaman olayına yakınlaşamayacaklarını savunuyorlar.
Bu çelişki, eğer tekillik her gözlemcinin farklı bir konuma ulaştığı üç boyutlu uzamsal bir yüzeyse ortadan kalkıyor.
Başka bir deyişle, "tekillik" bir nokta değil; genel göreliliğin intihar ettiği üç boyutlu uzamsal bir sınırdır.
Bu çalışma sadece Schwarzschild kara delikleri için geçerli değil. Kerr kara deliklerinin halka şeklindeki tekillikleri uzun zamandır Schwarzschild noktalarından temelden farklı kabul edilse de, belki de ikisi o kadar da farklı değil.
Araştırmacılar, gerçekçi bir Kerr kara deliğinin iç olay ufkunda uzamsal tekil bir yüzeye çökeceğini ve bu da tekilliğini tanıdık ders kitabı resminden daha çok Schwarzschild kara deliğinkine benzer hale getireceğini savunuyor.
Bu, çalışmanın fizikçilerin tekillikleri temel prensiplerden nasıl düşündüğünü yeniden şekillendirebileceği anlamına geliyor.
Eğer Schwarzschild tekilliği bir nokta yerine bir yüzeyse, bu genel göreliliğin çöktüğü matematiksel ortamı ve dolayısıyla kuantum kütleçekimi için gelecekteki herhangi bir teorinin başlangıç noktasını değiştirir.
Kuantum kütleçekimi, teorik fiziğin en merkezi sorusu ve kara deliklerin tekil yüzeyleri evrenimizde kuantum kütleçekiminin gerçekleştiği yerlerdir. Bu konudaki literatürün çoğu soyut ve gerçeklikten kopuktur. Araştırmacılar, topluluğun daha gerçekçi yönlere doğru evrimleşmesini görmek istiyor.
Kuantum kütleçekimi, Einstein'ın kozmik ölçeklerde kütleçekimini açıklayan genel göreliliğini, atomik ve atom altı ölçeklerde kuantum dünyasını yöneten kuantum mekaniğiyle birleştirecek uzun süredir aranan teoridir. Her iki teori de kendi başına olağanüstü çalışır, ancak bir kara deliğin içindeki aşırı koşullar altında matematiksel olarak uyumsuzdurlar.
Modern teorik fiziğin yüce bir hedefi, geçerli bir kuantum kütleçekimi teorisidir. Henüz orada değiliz. Araştırmacılar, kuantum kütleçekiminin gerçekleşmeye başladığı yerleri keşfederek ilerleme kaydedebilmeyi umuyor.
Bu araştırma, Physical Review D dergisinde yayımlanmak üzere kabul edilmiştir.
