40 yıllık kara delik paradoksu çözüldü

Kara deliklerin içine düşen maddeye ne olduğu en uzun süreli gizemlerden birisi. Bilgi de ışıktan hızlı hareket edemeyeceğinden kara delikten kaçamaz. Öte yandan kara deliklerin Hawking ışınımı yayarak zaman içinde küçüldüklerini ve buharlaştıklarını biliyoruz. Bu bilim insanlarını 40 yıldır meşgul ediyordu. Bilgi kaybolamazdı.

Kanada’daki Ottowa ve ABD’deki Michigan Eyalet Üniversitesi’nden fizikçi Kamil Bradler ve Chris Adami bilginin yok olmadığını ve kara deliklerin içerisinde Hawking ışınımına dönüştüğünü göstermeyi başararak kozmolojinin uzun süredir varlığını koruyan bir gizemini çözdüler.

Hawking ışınımı ve Kara Delik Bilgi Paradoksu

Stephen Hawking, 40 yıl önce, kara delikten hiç bir şey kaçamasa da kara deliğin olay ufkundan belirli bir miktar parçacığın salınması gerektiğini ileri sürmüştü. Bu salınım, zaman içerisinde, kara delikten enerji çalmaya başlayacak ve onu buharlaştırıp küçültecekti.

Bu ışınımın kara deliğin kendisinden olmaması nedeniyle bilim insanları yok olduğunda kara deliğin içindeki bilginin ne olduğunu merak etmeye başladılar. Eğer bilgi geri döndürülemez şekilde kaybediliyorsa bu durumda kuantum mekaniği yasaları ihlal edilecekti. Bu Kara Delik Bilgi Paradoksu olarak nitelendirildi.

Adami, “Bu sorun hiç bir zaman çözülemedi çünkü Hawking’in hesaplamaları Hawking ışınımının kara deliğin üzerindeki etkisini ifade edememişti.” diye konuşuyor. Bilim insanı “Fizikçiler kara deliğin zaman içerisinde Hawking ışınımının taşıdığı kütle nedeniyle küçüleceğini kabul ediyorlardı ama kimse bunu matematiksel hesaplamalarla ifade edememişti” diye de ekliyor.

Hawking ışınımı ile kara deliklerin etkileşimi ilk kez modellendi

Bundan önce paradoksu çözmek için bazı çözümler önerilse de pek çok fizikçi ancak tam bir kuantum kütleçekimi kuramı geliştirdiğimizde çözülebileceğini kabul ediyordu. Genel görelilik ile kuantum mekaniği insanlığın en büyük iki başarısı olsa da birlikte pek iyi çalışmıyorlar ve kara delikler her iki kuramın da gerekli olduğu durumlardan birisi olarak kabul ediliyor.

Bradler ve Adami tarafından ortaya konan model Hawking ışınımına neden olan kuantum etkilere odaklandı. Kara deliklerin evrimine ilişkin kullandıkları bilgisayar simülasyonlarında Hawking ışınımının kara delikten enerji ve bilgi çaldığını farkettiler.

Adami, “Bu hesaplamayı yapmak için, kara deliğin kendisini kuşatan Hawking ışınım alanı ile nasıl etkileştiğini tahmin etmemiz gerekiyordu. Çünkü, şu anda bu tür bir etkileşimi tarif edecek bir kuantum kütleçekim kuramımız yok. Yine de, modelimizin sabit, değişmeyen kara deliklerle sınırlı olarak Hawking’in kuramına denk olması nedeniyle iyi bir tahminde bulunduğumuz anlaşılıyor.” diyor.

Kuantum kütleçekim kuramına yaklaşıyoruz

“Physical Review Letters” dergisinde yayınlanan çalışma, kara delikleri anlamak için dikkat çekici bir adım oldu. Bilgi paradoksunu çözmek için başka ekipler de çalışıyor. Adami ve Bradler’ın çalışması her ne kadar kuantum kütleçekim kuramı hakkında pek bir şey söylemese de bu kuramın keşfedilmeyi beklediğini gösteriyor.

Bradler ise, “Her ne kadar modelimiz sonuçta bir model olsa da kara delikler ve Hawking ışınımı arasındaki kuantum etkileşiminin modelimizdeki özelliklere çok yakın olacağını göstermiş olduk.” diyor.