Johns Hopkins Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bir kara deliğe çok benzeyen yeni bir gök cismi türünün varlığını öne süren simülasyonlar yürüttüler. Topolojik bir soliton olarak adlandırılan bu varsayımsal nesne, uzayı bir karadelikle aynı şekilde bozar, ancak zayıf ışık ışınlarını emmek yerine saçar ve yayar. Araştırmacılar, nesneyi oluşturmak için matematiksel denklemler ve simülasyonlar kullandılar, bu da uzayda başka gizli gök cisimlerinin olabileceğini gösteriyor. Bu araştırma sicim teorisine dayalıdır ve kuantum mekaniğini Einstein’ın yerçekimi teorisi ile uzlaştırmayı amaçlayarak gelecekte potansiyel olarak yeni ultra kompakt yıldız türleri önermektedir.
Johns Hopkins araştırmacıları, topolojik soliton adı verilen ve Kara delik ancak zayıf ışık ışınları yayar.
Karadeliğe benziyor ve ışığı karadelik gibi büküyor ama aslında yeni bir yıldız türü olabilir.
Gizemli nesne varsayımsal bir matematiksel yapı olsa da, Johns Hopkins araştırmacıları tarafından yapılan yeni simülasyonlar, uzayda Dünya’daki en iyi teleskoplardan bile saklanan başka gök cisimlerinin olabileceğini öne sürüyor. Bulgular dergide yayımlanacak Fiziksel İnceleme D.
Çalışmayı yöneten Johns Hopkins Üniversitesi fizikçisi Pierre Heidmann, “Çok şaşırdık” dedi. “Nesne bir kara deliğin aynısı gibi görünüyor, ancak karanlık noktasından ışık çıkıyor.”
2015 yılında yerçekimi dalgalarının tespiti, kara deliklerin varlığını doğruladığı için astrofizik dünyasını sarstı. Ortak yazar ve Johns Hopkins fizikçisi Ibrahima Bah, bu bulgulardan ilham alan Johns Hopkins ekibinin, benzer yerçekimi etkileri üretebilen ancak Dünya’daki ultra hassas sensörlerle gözlemlendiğinde kara delikler olarak geçebilecek başka nesnelerin olasılığını araştırmaya başladığını söyledi. .
“Bir kara deliğin olmadığını nasıl anlarsın? Bunu test etmek için iyi bir yöntemimiz yok,” dedi Bah. “Topolojik solitonlar gibi varsayımsal nesneleri incelemek, bunu da anlamamıza yardımcı olacak.”
Bir gözlemcinin görüş hattındaki hiçbir nesnenin, bir kara deliğin ve topolojik solitonun neden olduğu kütleçekimsel mercekleme etkilerini gösteren film klibi. Kredi: Pierre Heidmann/Johns Hopkins Üniversitesi
Yeni simülasyonlar, Johns Hopkins ekibinin topolojik soliton olarak adlandırdığı bir nesneyi gerçekçi bir şekilde tasvir ediyor. Simülasyonlar, uzaktan bir kara deliğin bulanık bir fotoğrafı gibi görünen ama yakından bakıldığında tamamen başka bir şey gibi görünen bir nesneyi gösteriyor.
Nesne bu aşamada varsayımsaldır. Ancak ekibin onu matematiksel denklemler kullanarak inşa edebilmesi ve simülasyonlarla neye benzediğini gösterebilmesi, uzayda Dünya’daki en iyi teleskoplardan bile saklanan başka tür gök cisimlerinin olabileceğini düşündürüyor.
Bulgular, topolojik solitonun tıpkı bir kara deliğin yaptığı gibi uzayı nasıl çarpıttığını, ancak gerçek bir deliğin güçlü yerçekimi kuvvetinden kaçamayacak zayıf ışık ışınlarını karıştırıp serbest bıraktığı için bir kara delikten farklı davrandığını gösteriyor.
Heidmann, “Işık güçlü bir şekilde bükülür, ancak bir kara delikte olduğu gibi emilmek yerine, bir noktada kaotik bir şekilde size geri dönene kadar tuhaf hareketlerle dağılır” dedi. “Karanlık bir nokta görmüyorsun. Çok fazla bulanıklık görüyorsunuz, bu da ışığın bu garip nesnenin etrafında deli gibi döndüğü anlamına geliyor.”
Bir kara deliğin yerçekimi alanı o kadar yoğundur ki ışık, tıpkı Dünya’nın güneş etrafında dönmesi gibi, merkezinden belirli bir uzaklıkta onun etrafında dönebilir. Bu mesafe, deliğin “gölgesinin” kenarını belirler, böylece gelen herhangi bir ışık, bilim adamlarının “olay ufku” dediği bölgeye ölümcül bir şekilde çarpar. Orada hiçbir şey kaçamaz – ışık bile.
Hopkins ekibi, bir kara delik ve merceğin önüne topolojik soliton yerleştirerek, sanki bir kamerayla çekilmiş gibi uzayın resimlerini kullanarak birkaç senaryoyu simüle etti. Sonuçlar, büyük cisimlerin yerçekimi etkilerinden dolayı bozuk resimler üretti.
Heidmann, “Bunlar, astrofiziksel olarak ilgili sicim teorisi nesnelerinin ilk simülasyonları, çünkü topolojik bir soliton ile bir kara delik arasındaki farkları, sanki bir gözlemci onları gökyüzünde görüyormuş gibi gerçekten karakterize edebiliyoruz” dedi.
Sicim teorisinin çeşitli sonuçlarından motive olan Bah ve Heidmann, Einstein’ın genel görelilik teorisini kullanarak topolojik solitonlar oluşturmanın yollarını keşfettiler. 2021. Solitonlar yeni nesnelerin tahminleri olmasa da, kara deliklerle karşılaştırıldığında yeni kuantum yerçekimi nesnelerinin nasıl görünebileceğinin en iyi modelleri olarak hizmet ediyorlar.
Bilim adamları daha önce, egzotik madde biçimleriyle benzer yerçekimi etkileri gösterebilecek bozon yıldızları, gravastarlar ve diğer varsayımsal nesneler modelleri yaratmıştı. Ancak yeni araştırma, evrenin iç işleyişine ilişkin diğer modellerin sahip olmadığı sütun teorilerini açıklıyor. Araştırmacılar, kuantum mekaniğini ve Einstein’ın yerçekimi teorisini uzlaştıran sicim teorisini kullandığını söyledi.
Bah, “Harika bir araştırma programının başlangıcı,” dedi. “Gelecekte, kuantum yerçekiminden gelen yeni madde türlerinden oluşan yeni tür ultra kompakt yıldızları gerçekten önerebilmeyi umuyoruz.”
Ekip, Johns Hopkins fizikçisi Emanuele Berti’yi içeriyor. Simülasyonlardaki topolojik soliton ilk olarak Bah’s grubu tarafından 2022’de yayınlanan araştırma.
Referans: Pierre Heidmann, Ibrahima Bah ve Emanuele Berti tarafından yazılan “Imaging Topological Solitons: The Microstructure Behind the Shadow”, Fiziksel İnceleme D.