Tekillik nedir
Genel görelilik, yerçekimini uzun zamandır anlaşıldığı gibi çekici bir kuvvet olarak değil, daha çok kavisli uzay ve zamanın etkisi olarak tasvir etti. Schwarzschild’in çözümü, sabit bir madde topu etrafında uzay-zamanın eğriliğini ortaya çıkardı.
Merakla, Schwarzschild, bu madde yeterince küçük bir yarıçap içinde sınırlandırılırsa, merkezde sonsuz bir eğrilik ve yoğunluk noktası – bir “tekillik” – olacağını fark etti.
Fizikte ortaya çıkan sonsuzluklar genellikle alarma neden olur ve ne Einstein, sonucunu öğrendikten sonra ne de Schwarzschild bu tür nesnelerin gerçekten var olduğuna inanıyordu. Ancak 1970’lerden başlayarak, evrenin bu varlıkların yığınlarını içerdiğine dair kanıtlar ortaya çıktı – “kara delikler” olarak adlandırıldı çünkü onların yerçekimleri o kadar güçlü ki, onlara ışık bile giremez. Kara deliklerin içindeki tekilliklerin doğası o zamandan beri bir muamma.
Başlıklar
Girişimler
Son zamanlarda, Harvard Üniversitesi’nin Kara Delik Girişimi’ne (BHI) bağlı bir araştırma ekibi bu bulmacada önemli ilerleme kaydetti. Paul Chesler , Ramesh Narayan ve Erik Curiel , içinde ne tür bir tekilliğin bulunduğunu belirlemeye çalışarak gökbilimciler tarafından incelenenlere benzeyen teorik kara deliklerin iç kısımlarını araştırdılar. Chesler, tekillik, niceliklerin gerçekten sonsuz hale geldiği bir yer değil, “genel göreliliğin bozulduğu bir yerdir” diye açıkladı. Böyle bir noktada genel göreliliğin yol vereceği düşünülüyoryerçekiminin daha kesin, henüz bilinmeyen, kuantum ölçekli bir tanımına. Ancak, Einstein‘ın teorisinin altüst olabileceği ve üç farklı tür olası tekilliğe yol açabileceği üç farklı yol vardır. Chesler, “Genel göreliliğin ne zaman ve nerede çöktüğünü bilmek, [kuantum yerçekimi] teorisinin ötesinde olduğunu bilmek açısından yararlıdır” dedi. tekillik nedir
BHI grubu, 1963’te matematikçi Roy Kerr’in dönen bir kara delik için Einstein’ın denklemlerini çözmesiyle elde edilen büyük bir ilerleme üzerine inşa edildi – bu, evrendeki hemen hemen her şey döndüğü için Schwarzschild’in üstlendiği durumdan daha gerçekçi bir durum. Bu sorun, Schwarzschild’inkinden daha zordu, çünkü dönen nesnelerin merkezinde şişkinlikler var ve bu nedenle küresel simetri eksik. Kerr’in çözümü , dönmekte olan bir kara deliğin dışındaki bölgeyi açık bir şekilde tanımladı, ancak içini değil.
Kerr’in Çözümü
Kerr’in kara deliği, maddeden yoksun bir alanı kapladığı için hala biraz gerçekçi değildi. BHI araştırmacıları bunun çözümü istikrarsız hale getirme etkisine sahip olduğunu fark etti; Tek bir parçacığın eklenmesi bile kara deliğin uzay-zaman iç geometrisini büyük ölçüde değiştirebilir. Modellerini daha gerçekçi ve daha kararlı hale getirme çabasıyla, teorik kara deliklerinin içine ve çevresine “temel skaler alan” adı verilen özel türde bir madde serpiştirdiler. Ve orijinal Kerr çözümü, her zaman orada olan “ebedi” bir kara delikle ilgiliyken, analizlerindeki kara delikler, kozmosta bol olanlar gibi, yerçekimi çöküşünden oluştu.
İlk olarak, Chesler, Narayan ve Curiel metodolojilerini, temel bir skaler alandaki maddenin kütleçekimsel çöküşünden oluşan yüklü, dönmeyen, küresel bir kara delik üzerinde test ettiler. Bulgularını Şubat ayında bilimsel baskı öncesi sitesi arxiv.org’da yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak açıkladılar . Daha sonra Chesler, benzer şekilde oluşturulmuş dönen bir kara deliğe ait daha karmaşık denklemleri ele aldı ve üç ay sonra solo sonuçlarını bildirdi .
Analizler
Analizleri, her iki tür kara deliğin de iki farklı türde tekillik içerdiğini gösterdi. Bir kara delik olay ufku adı verilen bir küre ile çevrelenmiştir: Madde veya ışık bu görünmez sınırı geçip kara deliğe girdiğinde, kaçamaz. Olay ufkunun içinde, yüklü sabit ve dönen karadeliklerin, iç ufuk adı verilen ikinci bir dönüşü olmayan küresel yüzeye sahip oldukları bilinmektedir. Chesler ve meslektaşları, inceledikleri kara delikler için, iç ufukta kaçınılmaz olarak “boş” bir tekilliğin oluştuğunu ve önceki sonuçlarla tutarlı bir bulgu olduğunu keşfettiler. Chesler, madde ve radyasyonun kara deliğin yaşam süresinin çoğu boyunca bu tür bir tekillikten geçebileceğini açıkladı, ancak zaman geçtikçe uzay-zaman eğriliği katlanarak büyüyor ve “sonsuz geç zamanlarda sonsuz hale geliyor.”
Dönen kara deliklerin içinde uzay benzeri bir tekilliğin ortaya çıkması için böyle bir doğrudan türetme ilk kez veriliyor.
Amos Ori
Tekillik Hakkında Düşünceler – Tekillik Nedir?
Fizikçilerin çoğu, yarı gerçekçi kara deliklerinin merkezi bir tekilliğe sahip olup olmadığını öğrenmek istediler – bu yalnızca basit Schwarzschild kara delikleri için kesin olarak belirlenmiş olan bir gerçek. Ve merkezi bir tekillik varsa, bunun “uzay benzeri” mi yoksa “zaman benzeri” mi olduğunu belirlemek istediler. Bu terimler, bir parçacık uzay benzeri bir tekilliğe yaklaştığında, genel görelilik denklemlerini zamanda ileriye doğru evrimleştirmenin mümkün olmadığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır; evrime yalnızca uzay yönü boyunca izin verilir. Tersine, zamansal bir tekilliğe yaklaşan bir parçacık, amansızca içine çekilmeyecektir; Hala olası bir geleceği vardır ve bu nedenle uzaydaki konumu sabit olmasına rağmen zamanda ilerleyebilir. Dışarıdaki gözlemciler uzay benzeri tekillikleri göremezler çünkü ışık dalgaları her zaman onların içine girer ve asla çıkmaz.
Bu iki türden, uzay benzeri bir tekillik fizikçiler için tercih edilebilir çünkü genel görelilik yalnızca tekillik noktasında bozulur. Zamana benzer bir tekillik için, teori bu noktada her yerde bocalıyor. Bir fizikçinin, örneğin radyasyonun zaman benzeri bir tekillikten çıkıp çıkmayacağını ve yoğunluğunun veya genliğinin ne olabileceğini tahmin etmenin hiçbir yolu yoktur.
Grup İncelemesi – Tekillik Nedir
Grup, inceledikleri her iki kara delik türü için de gerçekten merkezi bir tekillik olduğunu ve her zaman uzay benzeri olduğunu buldu. Chesler, bir fikre sahip olan astrofizikçilerin çoğu olmasa da, durumun böyle olduğunu varsaydı, “ama kesin olarak bilinmiyordu” dedi.
İsrail’in Hayfa kentindeki Technion’da kara delik uzmanı olan fizikçi Amos Ori , Chesler’in yeni makalesi hakkında şunları söyledi: “Bildiğim kadarıyla, bu, uzay benzeri bir oluşum için ilk kez böyle doğrudan bir türetme yapıldı. dönen kara deliklerin içindeki tekillik. “
Dartmouth, Massachusetts Üniversitesi’nde bir fizikçi olan ve kara delik tekilliklerini de araştıran Gaurav Khanna , BHI ekibinin çalışmalarını “büyük ilerleme – bu alandaki önceki çabaların ötesinde bir kuantum sıçraması” olarak nitelendirdi. tekillik nedir
Chesler ve çalışma arkadaşları, astrofiziksel kara deliklerin çekirdeklerinde uzay benzeri tekillikler olduğu iddiasını güçlendirirken, henüz bunu kanıtlayamadılar. Bir sonraki adım, temel skaler alanların ötesine geçen ve madde ve radyasyonun daha karmaşık formlarını içeren daha gerçekçi hesaplamalar yapmaktır.
Chesler, kara delik hesaplamalarında ortaya çıkan tekilliklerin, fizikçiler bu noktalarda bulunan aşırı koşulların üstesinden gelebilecek bir kuantum yerçekimi teorisi geliştirdiklerinde ortadan kalkması gerektiğini vurguladı. Chesler’e göre, Einstein’ın teorisini sınırlarına kadar zorlamak ve tam olarak nasıl başarısız olduğunu görmek “bir sonraki teoriyi oluştururken size rehberlik edebilir.”
Bunlara da Göz atabilirsiniz:
