Solucan deliklerini tespit edebilir miyiz?
Solucan delikleri bilim kurgu dünyasında ön plana çıkıyor ancak gerçekte varlar mı? yeni bir araştırma solucan deliklerinin evrende bir yerlerde var olduğunu ve onları bulabileceğimizi belirtiyor.
Solucan delikleri bilim kurgu dünyasında ön plana çıkıyor ancak gerçekte varlar mı?
Hepimiz bilim-kurgu içeriklerinde solucan delikleri ile karşılaşmışızdır. Evrendeki bu kısayollar doğal veya insan yapımı olabilir ve çıkış noktaları sizi uzayzamanın farklı diyarlarına gönderebilir. Bilim-kurguda bolca bulunmaları evrende de yaygın olabileceklerini düşündürebilir.
Ancak gerçeklik adını verdiğimiz bir dizi boyutta bunların bulunması çok kolay değil. Solucan delikleri şimdiye kadar hiç gözlenmedi ve varlıkları halen tartışmalı. Einstein’ın, uzay-zamanın kütle çekimi tarafından modifiye edildiğini söyleyen genel görelilik teorisi ile uyumlu olduğunu belirtmemiz gerekir. Karadeliklerin genel görelilik denklemlerinin özel bir çözümü olduğu gibi, solucan delikleri de öyle. Karadelikleri yakın zamanda görüntüleyebildiğimize göre, solucan deliklerinin de evrenin derinliklerinde bir yerlerde keşfedilmeyi bekliyor olduğunu düşünmek çok mantıklı.
Liverpool John Moores Üniversitesinin Astrofizik Araştırma Enstitüsünden Dr. Andreea Font “Solucan delikleri teoride mümkün ve detaylı bir şekilde teorik olarak çalışılıyorlar.” diyor. “Çoğunlukla teorik bir merak konusu olarak ele alınıyor çünkü varlıklarına dair henüz somut bir delil yok.” Einstein ve Nathan Rosen 1930’ların ortasında Princeton’da beraber çalışırken, uzay-zamanın katlanması ile oluşmuş katlar arası bir ‘köprü’ fikrini ortaya attılar; bugün buna solucan deliği adı veriyoruz. Dolayısı ile solucan deliklerinin daha bilimsel adı EinsteinRosen köprüsü olarak geçiyor. Bu fikri ortaya koyabilmek için yapmaları gereken, genel görelilik karmaşık matematiğini ve elektromanyetizmayı ele alan Maxwell denklemlerini çözmekti. İkili bu süreçte kütle çekimsel dalgaları da önermişti fakat buna kıyasla Einstein-Rosen köprüsü fikri daha az başarılı bir süreç: bu köprüler içinden herhangi bir şeyin geçmesini müsaade etmeyecek kadar kısa sürede çöküyorlar.
Solucan deliklerini tespit etmekle ilgili en büyük zorluk, onları karadeliklerden ayırt etmek. Her iki cisim hakkında da bilgilerimiz çok kısıtlı olduğu için gördüğümüz şeyleri solucan deliği olarak sınıflandırmamız çok söz konusu değil. Tek yönlü bir olay ufku bir cismin karadelik olarak sınıflandırılması için yeterli olarak görülüyor ancak yine de sadece teorilerden bahsettiğimizi vurgulayalım. Font “İki cisim arasında farklılık olup olmadığını bilmek istiyoruz ancak dışarıdan bakınca iki cisim ayırt edilemez gibi duruyor.” diyor ve devam ediyor: “Fakat her ikisi de çevresiyle kütle çekimi aracılığı ile etkileşime geçtiği için varlıklarını açık edecek işaretlere sahip olmalılar. Bazı bilim insanları solucan deliklerinin, civarındaki yıldızların yörüngelerini karadeliklerden farklı bir şekilde etkileyeceğini belirtiyor. Kütle çekiminin bir kısmı solucan deliğinden diğer tarafa taşıyor olmalı ve bu da yıldızların yörüngelerini fark edilecek kadar değiştirebilir.
“Bu yapılar ışık yaymıyor ancak içine doğru düşen veya içinden çıkan bir cismin ışığını etkileyebilirler. Örneğin, bir solucan deliğinden gelen gama ışınları ile karadelikten gelen gama ışınları arasında bir fark olacağı öneriliyor ancak solucan deliklerine dair bir gözlemimiz olmadığı için, bu farkı ayırt edebilmemiz söz konusu değil.”
İşleri asıl zorlaştıran şey, farklı tür solucan deliklerinin var olabilecek olması. Bazı solucan delikleri evrenin belki de milyarlarca ışıkyılı uzaklığındaki farklı iki noktasını bağlıyorken, bazıları da genel göreliliğin uzay-zamanın dördüncü boyutu olarak tanımladığı farklı iki zamanı birbirine bağlayabilir. Hatta bazıları ise farklı evrenler arası geçişi sağlıyor olabilir; bu durum özellikle, evreni 4-boyutlu katmanlar halinde 11 boyutlu bir uzayın parçası olarak gören brane kozmolojisinde geçerli.
“Mikroskopik boyutlarda, gerçekten minik solucan delikleri olabileceği gibi çok büyük olanları da olabilir,” diyor
Font. “Eğer gerçekten çok büyük olanları varsa bunlar ancak devasa galaksilerin merkezlerinde bulunmalı. Bazıları galaksilerin kütle merkezlerinde birer solucan deliği gizleyen süper kütleli karadelikler olabileceğini belirtiyor. Ancak bu tarz galaksilerin merkezlerinde solucan deliklerinin de bulunabileceği yargısına varabilmek için, karadeliklerin varlığı ile açıklanamayan ek bir kanıta ihtiyacımız var.
Kendi galaksimizin merkezinde bulunan karadelik Sagittarius A* (Sgr A*) bile bir solucan deliği adayı olarak kabul ediliyor. Buffalo Üniversitesinde bir fizik profesörü olan Dejan Stojkovic Sgr A* etrafında bir yörüngede dolanan S2 yıldızını, yörüngesindeki muhtemel değişimleri bir solucan deliğine atfedebilmek için detaylıca çalıştı: “Solucan deliğinin farklı taraflarında bulunan iki yıldızı ele alın; deliğin bizim olduğumuz tarafında yer alan yıldız, diğer tarafında bulunan yıldızın kütle çekimini hissedebiliyor olmalı.
Kütle çekimsel etki de solucan deliğinden geçebiliyor.”
“Yeteri kadar hassas gözlemler yapabildiğimiz bir dönemde, eğer S2’nin yörüngesinde düzensizlikler varsa bunların solucan deliği kaynaklı olup olmadığını söyleyebiliriz. Ancak yine de ‘kesin olarak solucan deliğidir’ diyemeyiz. Yıldızın hareketini etkileyen, bizim tarafımızda başka bir şeyler de olabilir.”
Aslında en büyük sıkıntı elimizdeki verilerin yetersizliği. Font şöyle açıklıyor: “Eğer solucan deliği evrenin başka bir bölümü ile sürekli bağlantı halindeyse, solucan deliğinin diğer ucundaki cisimler de Samanyolu merkezi etrafında dolanan yıldızları kütle çekimsel olarak etkileyeceği için, yörüngelerinde bazı düzensizlikler oluşması gerekli. Ancak maalesef şu noktada cihazlarımız böyle bir düzensizliği tespit edebilecek seviyede değil, dolayısı ile bu sadece tartışmadan ibaret.”
Süper kütleli karadelikler isimlerinin hakkını kesinlikle veriyorlar; TON 618 kuasarının merkezindeki devasa karadelik 66 milyar Güneş kütlesine eş değer. Yaklaşık 10,5 milyar ışıkyılı mesafedeki
“SOLUCAN DELİKLERİ TEORİDE MÜMKÜN VE DETAYLI BİR ŞEKİLDE TEORİK OLARAK ÇALIŞILIYORLAR.”
Dr. Andreea Font
kuasar karadeliğin etrafındaki yığılma diskinden gelen güçlü ışıma sayesinde fark edilebiliyor. Bu yığılma diskinin ışınım gücü Güneş’in 140 trilyon katına eş değer, bu nedenle de yığılma diski ışığıyla tüm galaksiyi gölgede bırakıyor. Olay ufkunun (yani Schwarzschild yarıçapının) GüneşNeptün mesafesinin 40 katı kadar olduğu düşünülüyor. Bu şey gerçek anlamıyla kocaman ancak yine de bir karadelik, başka bir şey olduğuna dair herhangi bir kanıt yok.
Başka bir devasa karadelik ise
Messier 87’nin merkezinde yer alıyor; bu karadeliğin polarize ışıkla oluşturulmuş manyetik alanını gösteren yeni bir fotoğrafı yakın zamanda yayınlanmıştı. Fotoğraftaki karanlık bölge karadeliğin dönmesi nedeniyle dairesel değil oval şekilde görülüyor. Bilim insanları ‘olay ufku’ veya ‘Schwarzschild yarıçapı’ terimlerini kullanmadan önce bu bölgeye ‘Schwarzschild boğazı’ adını veriyordu. Fizikçi Roy Kerr’in 1960’lardaki çalışması, karadeliğin dönmesinden dolayı gerçekleşen uzay-zaman sürüklenmesinde bulunmanın imkânsız olduğunu öngörüyordu. Font bu konuda “Bazı insanlar, kendi teorilerini M87’nin merkezindeki karadeliğe uygulayarak orada bir solucan deliği bulunmasının sonuçlarının ne olacağını anlamaya çalıştı ancak bu durum hiçbir zaman tersine, yani farklı bir işaretin gözlenip araştırılacağı şekilde gerçekleşmedi.” diyor.
Arayış sadece solucan deliği bulmak için değil, içinden seyahat edilebilir bir solucan deliği bulmak için de devam ediyor. Bu probleme daha önceki çözümler, kütle çekimsel çöküşe karşı negatif enerji olarak görev yapan ve henüz keşfedilmeyi bekleyen egzotik maddeyi ortaya attı. Madrid’deki Complutense Üniversitesinden Jose Blázquez-Salcedo ve arkadaşlarının
yürüttüğü yeni bir çalışma uygulanabilirliği zor olan negatif enerjiyi kenarda bırakacak yeni bir yol keşfetti: kuantum dalga fonksiyonu ile tanımlanan maddenin elektromanyetik alanla etkileşime geçmesi. Bu koşul sağlanırsa seyahat edilebilir bir solucan deliği mümkün hale geliyor.
Ancak burada da bir sıkıntı var: solucan deliği seyahat edilebilir olsa da insanlar için değil. Araştırmacılar, Paul Dirac’ın kuantum parçacıklar teorisini genel göreliliğe ve Maxwell denklemlerine uyarladı; bu, solucan deliğine giren her şeyin kuantum durumunda olması, yani mikroskopik boyutlarda olması anlamına geliyor.
Princeton’dan Juan Maldacena ve Alexey Milekhin’in detaylı çalışması ise insanların geçebileceği solucan delikleri için daha farklı bir çözüm üretiyor. Bu çözüm Standart modelin de ötesinden bir fizik olan, 5 boyutlu RandallSundrum modelini gerektiriyor; ancak bu koşullarda insanlar bir solucan deliği ile seyahat ederek galaksiyi uçtan uca bir saniyenin altında kat edebilirler. Ancak solucan deliği dışındaki gözlemcilere göre bu yolculuk binlerce yıl sürmüş gibi gözlenecektir. Ortadaki bu görüşler iyi olsa da ilk etapta bir solucan deliğini tespit etmeliyiz ki bu işin zor kısmı. Sam Houston Eyalet Üniversitesinden James B. Dent’in yürütüğü bir takımın yaptığı araştırma solucan deliklerinin tespit edilmesini sağlayabilir ancak bunun için çok spesifik bir şeyin gerçekleşmesi gerek.
Bu keşif için gereken şey, bir karadeliğin solucan deliğinden geçmesi. Bu çok olası görünmese de yakın zamandaki kütle çekimsel dalga gözlemleri karadeliklerin birleşmesini ortaya koyduğu gibi, bir karadelik-solucan deliği çarpışmasını da ortaya koyabilir (tabi eğer böyle bir şey varsa). Buradaki bahsi edilen teorik solucan deliği iki evreni birbirine bağlayan türden. Bir karadelik böylesine bir solucan deliğine doğru düştüğünde, karadelik birleşmelerine benzer kütle çekimsel dalgalar üretir. Farklı olan şey, karadelik solucan deliğinin diğer tarafından çıktığında belirgin ve farklı bir kütle çekimsel dalga üretmesi. Kütle çekimsel dalgaları henüz yeni tespit etmeye başladık, dolayısı ile böyle bir yöntemi solucan delikleri için kullanmak biraz zaman alabilir.
Solucan delikleri farklı evrenleri bağladığı gibi farklı zamanları da birbirine bağlayabiliyor. Böyle bir şeyin oluşmasına engel bir durum yok. Font bu konuda “Zaman yolculuğu özel ve genel görelilikte kabul edilen bir şey. Örneğin, ışık hızına yakın hızlarda seyahat ettiğimizde zamanın yavaşladığını biliyoruz.” diyor.
Sıkıntı şu ki geleceğe yolculuk problemsiz olsa da geçmişe yolculuk problemlerle dolu. Stephen Hawking fizik kanunlarının geçmişe yolculuğa müsaade etmeyeceği konusunda çok kararlıydı; Font’un da vurguladığı gibi böyle bir şey bir paradoks yaratabilir. “Eğer birisi zamanda geriye yolculuk yapar ve solucan deliğinden aynı uzaysal koordinatlarda çıkarsa, geçmişi hatta kendi geçmişini değiştirebilir.” Bu durum ‘Dede paradoksu’ olarak biliniyor ve günümüzde halen geçmişin bu şekilde değiştirilip değiştirilemeyeceğini bilmiyoruz.
Bilim insanlarının solucan deliği tespit ettiğine ve insanların içinden geçerek seyahat edebildiğine dair haberler manşetlere çıkana kadar bunların tamamı teorik dünyanın bir parçası olarak kalacak. Solucan deliklerini ortak hayal gücümüzün bir ürünü yapan şey, zamanda yolculuk, ışıktan hızlı seyahat gibi konseptlerin heyecan verici sonuçları.