Aşırı Hızlı Dönen Kara Delikler İkiye Bölünebilir

Bilim insanları, iki deli deliğin çarpıştığında birleşerek daha kütleli bir deli delik oluşturduğunu uzun süredir biliyor. Bu olaylar o kadar şiddetli ki, uzay-zamanın dokusunu yerçekimi dalgaları olarak adlandırılan dalgalanmalarla titreştiriyor.
Şimdi, yeni araştırmalar bunun tersinin de olabileceğini öne sürüyor: tek başına bir deli delik ikiye bölünebiliyor olabilir. Ancak bu, ancak o köken deli delik mümkün olan maksimum hızda dönüyorsa gerçekleşebilir. Bu hız, deli deliklerin birbirine anında geri düşmesini engelliyor.

Deli deliklerin ikiye bölünmesini genellikle engelleyecek fizik yasaları geçerli; bu araştırmayı yapan ekip, bu yasaların geçici olarak atlanabileceği koşullar olup olmadığını inceliyor.

Deli deliklerin ikiye ayrılmasını engelleyen fizigin temel yönlerinden biri termodinamiğe geliyor. Deli delikler, bir sistemdeki düzensizliğin bir ölçüsü olan “entropi” adlı bir özelliğe sahip.

Bir çocuk kalemi kutusunu hayal edin. Entropi düşükken, kalemler renklerine göre düzenli bir şekilde dizilir. Entropi arttıkça kalemler dağılır ve artık düzenli olmaz. Kalemleri tekrar dizmek için bir ebeveynin sisteme enerji verip kalemleri düzenli biçimde yeniden sıraya koyması gerekir. Başka bir deyişle, bir sistemin entropisi, o sistemin dışından bir müdahale ve enerji eklenmeden azalamaz. Ebeveynlik, böyle olabilsaydi biraz daha kolay olurdu.

Bir deli deliğin ikiye bölünmesi, entropide bir azalmayı temsil eder ve termodinamik yasaları tarafından güçlükle reddedilir; ancak bu, deli delik dönmüyorsa geçerlidir. Hızlı dönen bir deli delik için durum farklı olabilir.

Bu bilim insanı ekibi, böyle bir deli delik için bir açık bulunduğunu tespit etti.

“İkiye ayrılan iki deli delik, aynı zamanda birbirine anında geri düşmek yerine ayrılabilmeli,” İtalya’daki Napoli Federico II Üniversitesi’nden ekip üyesi Francesco Sannino bir açıklamada söyledi. “Bu şartı hesaba kattığımızda, pencere büyük ölçüde tekrar kapanıyor; ancak muhtemelen maksimum olası hıza yakın dönen deli delikler için hariç.”

Deli delik pantolonları mı?

Takım, böyle bir kara deliğin nasıl ikiye bölünebileceğini hesapladı ve kara deliğin dış sınırı ya da “olay ufku”nun tuşlu bir pantolonu andıran tuhaf bir biçimde ikiye ayrıldığı, ortaya çıkan kara deliklerden birinin her bir “bacaktan” aşağı kaymasıyla bölünme sürecinin gerçekleştiğini buldu.

Bu duruma “çift pantolon topolojileri” adını verdiler.

Araştırmacılar ayrıca, ortaya çıkan kara deliklerden birinin yeni doğan ikizinden belirgin ölçüde küçük olması durumunda bölünmenin daha olası olduğunu belirledi.

Kara deliğin ikiye bölünerek pantolon biçimi yaratması. (Görsel kredisi: Francesco Sannino)

“Bir kara deliğin bölünme olasılığını henüz tek bir değerle ifade edemiyoruz. Bu, Einstein’ın teorisinin ötesinde yerçekiminin nasıl davrandığına bağlı ve biz de bunu nicelendirmeye çalışıyoruz,” dedi Sannino. “Küçük ilkel kara deliklerin, çok daha büyük astrofizik kara deliklere göre bölünmeye daha yatkın olmasını bekliyoruz.”

Sannino, böyle kara delik bölünmelerinin gamma-ışınları olarak adlandırılan yüksek enerjili ışıkta tespit edilebileceğini ekledi.
“Bir bölünmeyi dolaylı olarak tespit edebiliriz: Fermi-LAT gibi gamma-ışını teleskopları, birleşmeler sırasında oluşabilecek küçük kara delik parçacıklarından gelen sinyalleri arayabilir,” araştırmacı sözlerini tamamladı.

Takımın araştırması, 22 Ekim’de Physical Review D dergisinde yayımlandı.