Stephen Hawking’in kara delikler hakkında bilmediği şey

Sevgili Stephen,

Bu satırlarla ilgili en az şaşırtıcı olan şey, hem bilim camiasında hem de toplumda hafızanızın bozulmadan kaldığını bilmektir. Ancak eminiz ki, hayatınızın son gününe kadar pişmanlık duymayan bir iyimser olmanıza rağmen, bıraktığınız rezil 14 Mart 2018’den bu yana en sevdiğiniz yaratıklar olan kara delikler hakkında öğrendiğimiz her şeye inanamayacaksınız. bize.

Bir dönüm noktasının, yerçekimi dalgalarının ilk tespitinin tadını çıkarmanız gerekiyordu ve bunun bir milyar ışıkyılı ötedeki iki kara deliğin birleşmesi olduğunu öğrenmekten heyecan duydunuz.

100 kilometreden biraz daha büyük olan mütevazı bedenlerinde 29 ve 36 güneş kütlesini barındıran iki devin, saniyenin onda ikisinde dokuyu şiddetle birleştirerek, sarsıldığı o son anı kafanızda canlandırdığınıza eminiz. tüm gözlemlenebilir evreni dolduran ışıktan 50 kat daha büyük bir güce sahip uzay-zaman.

Ya bozon yıldızlarıysa?

Yerçekimi dalgası tespitlerinin tarihi, tahmin edilebilir yolunu izledi ve bugün yüz civarındayız. Bu seni şaşırtmayacak. Peki ya 21 Mayıs 2019’da gözlemlediğimize ne demeli? Artık birleşmenin 17 milyar ışıkyılı uzaklıkta gerçekleşmesi değil, kara deliklerin kütlelerinin 66 ve 85 güneş olması değil.

Evet biliyoruz rakamlarda hata olduğuna inanacaksınız. 65 güneş kütlesinden daha büyük bir yıldızın ölümünün bir kara deliğe yol açmaması gerektiğini herkesten daha iyi biliyorsun. Zamanı gelmeden kısmi bir çöküşün şiddetli bir patlamayı tetikleyeceği tahmin ediliyor. Bu argümanlarda yanlış olan bir şey var mı, bu kara delikler önceki bir birleşmenin sonucu mu yoksa kendinizi güçlendirin, onlar kara delikler değil, bozon yıldızları mı bilmiyoruz.

Şimdi, şimdi… Bunlar yok diyeceğinizi zaten biliyoruz ama belki de siz hayattayken var olmayanı ilk kez şimdi gördüğümüz fikrine alışmaya başlamalısınız. Doğa her zaman son sözü söyler.

M87 yörüngesindeki ışık halkası

Kuşkusuz, işbirliğinin ne olduğu konusunda nefessiz kalırdınız. Olay Ufku Teleskobu 21 Mayıs’tan birkaç hafta önce. Gökbilimcilerin yerçekiminin ışık ışınlarının yolunu yıllardır nasıl etkilediğini araştırdığını herkesten daha iyi biliyorsunuz. Bunu yapmak için, ışınları tesadüfen çok büyük nesnelerin (ünlü yerçekimi merceklenmesi). Ancak 2019’a kadar hiç kimse bu fenomeni en aşırı yerçekimi rejiminde keşfetmeyi başaramadı: sevgili karadeliklerinizin çevresi.

Nisan 2019’da ilk kez bir kara deliğin (özellikle M87 galaksisinin kalbinde yaşayan) olay ufkuna çok yakın yörüngede dönen ışık ışınları tarafından yapılmış bir görüntü gördük. O değerli görüntüyü görmeyi ne kadar isterdin! Bu, kara deliğin yakınındaki kararsız yörüngelerini kırdıktan sonra, o derin yerçekimi kuyusundan kaçan ve yaklaşık 55 milyon yıllık Dünya yolculuğuna başlayan, çoğu fotonlardan oluşan bir ışık halkasıdır.

Hayal edilemez olan mümkün oldu: kara deliklerin fotoğraflanması

Ama hikaye burada bitmiyor. 2022’de aynı gökbilimciler ekibi, kendi galaksimizin kalbinde yaşayan kara delik olan Sagittarius A*’nın görüntüsünü yayınladı.

Bu sonuçlar, çok iddialı bir hedefe sahip bir dizi gözlemin ilki olmuştur. Genel Göreliliği test etmenin yanı sıra, bazı süper kütleli karadeliklerin (kuasarlar ve blazarlar) kendilerini karakterize eden ve çok büyük boyutlara ulaşabilen o müthiş madde ve radyasyon jetlerini üretebildiği mekanizmaları ayrıntılı olarak öğrenmek için görüntülerini kullanmayı amaçlıyorlar. ev sahibi galaksilerinkinden daha büyüktür.

Bu jetler için olası enerji kaynaklarından biri, karadeliğin etrafındaki alanı sürükleyen ve manyetik alan çizgilerini kendi etrafında sarmaya zorlayan ve kutuplarda olağanüstü bir elektromanyetik akı üreten kara deliğin dönüşünden gelebilir. Bu durumda, manyetik alan çizgilerinin nüfuz ettiği olay ufku, göreli jetler üretme sürecinde temel bir rol oynuyor olabilir. Olay Ufku Teleskobu.

Bu noktada size neden yazma gereği duyduğumuzu anlayacak ve dinlenmenize ara ara ara vereceksiniz. Sana anlatacak çok şey var!

Adalar içeride oluşur

Bu kadar zekice keşfettiğiniz ve bunca uykusuz geceye neden olduğunuz bilgi paradoksuna ne oldu? Gerçek bir devrim oldu! Eski öğrenciniz Don Page’in, bir kara deliğin yaydığı radyasyonun ve onun içinde hapsolmuş sanal parçacıkların kuantum dolaşıklığının, entropisinin amansız bir eğriyi takip etmesi gerektiğini gösterdiği çalışmayı elbette hatırlarsınız: hala yayılan radyasyon yok ve kara delik zaten buharlaştığında sıfır oluyor. Bu nedenle, önce artmalı, sonra azalmalıdır. Bu sağlanmadığı takdirde, yaşamı boyunca kara deliğe yol açan veya içine düşen maddenin bilgileri amansız bir şekilde kaybolacaktır.

Ölümünüzden birkaç ay sonra, kara deliklerin içini teorik düzeyde araştıran, olağanüstü bir sonuca varan çalışmalar ortaya çıkmaya başladı: kara delikler yaşlandıklarında bağırsaklarında gelişirler. adalar dış evrenin. İki eserin paralel olarak aynı gün ışığı gördüğünü gösterdiğini söylesek bize inanır mıydınız? Evet, tam olarak, 21 Mayıs 2019’da! O gün iki kat şaşırdık: Beklenmedik kütlelere sahip karadelikleri tespit etmek ve sınırında uzay ve zamanın öldüğüne inandığımız bu yıldızların kalbinde, uzun ömürlerinin ikinci yarısından geçerken uzaya hamile kaldıklarını keşfetmek. ve alınanları bir güne döndürme zamanı. Bilgi paradoksuna birçok olası çözüm hayal ettin, ama asla bu kadar delicesine güzel bir çözüm bulamadın.

Vedalaşıyoruz ama haberler bittiği için değil. Sadece dört yılda o kadar çok şey oldu ki!

Size Roger Penrose’un Nobel Fizik Ödülü’nü kazandığını söylemeyeceğiz, çünkü belki de sevinciniz size acı bir tat verir.

Tespit edilen yerçekimi dalgalarından bazılarının ürkütücü bir olasılığa işaret ettiğini söyleyerek noktayı koyalım: Gözlenen birleşmelerden kaynaklanan karadeliklerin çoğu, galaksilerini sonsuza kadar terk edecek kadar büyük bir hızla fırlatılmış olabilir. Kainatın uçsuz bucaksızlığını, içlerinde bir evrenle dolaşan o yolcular, içimizi melankoli ile dolduruyor; bize seni hatırlatıyorlar.