Birbirini Lime Lime Eden İkili Karadelik Sistemleri!

Kütleçekimini gerçekten anlamak için, onun en ekstrem (uç) formlarına bakmamız gerekir. Yeterince güçlü bir kütleçekim alanı, Dünya'dan bile gözleyebileceğimiz dalgalar yaymalıdır. Ancak kütleçekimin böylesine yoğun olarak gözlemek pek mümkün değildir. Çünkü kütleçekim dalgaları, tıpkı ses dalgaları gibi, mesafe kat ettikçe zayıflarlar. Bu uç düzeyleri görebilmek için, galaksi çarpışmaları veya nötron yıldızları etrafındaki sistemleri inceleriz. Fakat söz konusu uzay-zaman dokusunun bükülmesiyse, bunu karadeliklerden iyi yapan hiçbir şey yoktur. Zira karadelikler, uzay-zaman dokusunu delip geçtiği düşünülen yapılardır.

Fakat bir karadelik öylesine uç bir olaydır ki, onu ifade eden, iyi ve çözülebilir bir denklem geliştirmek çok zordur. Buna rağmen, Cornell Üniversitesi'nden bazı fizikçiler, ikili karadelik sistemlerinin, yani birbirlerini lime lime eden ve parçalayan karadeliklerin etrafında oluşan "kütleçekim lensleme olayını" matematiksel olarak ifade etmeyi başardıklarını iddia ediyorlar. 

Bir karadeliği hesaplamanın sorunu, özünde her zaman bir tekillik barındırmasıdır. Tekillik, kütleçekim ve etkilerinin sonsuz olduğu bir noktadır. Sonsuzluk, matematiksel olarak yaklaşması pek de kolay olmayan bir olgudur. Uzay-zamanın sonsuz miktarda bükülmesinden kaynaklı dinamiklerin neden olduğu ufacık dalgaları Dünya'dan gözlemeyi nasıl umabiliriz ki? Buna cevap vermek zor; ancak elimizde en azından bazı görseller var ve bunlar, yukarıdaki ana fotoğrafta görülüyor.

Cornell araştırmacıları, ikili karadelik sistemleri etrafında ışığın nasıl davranacağına yönelik tam bir cevap bulduklarını iddia etmeseler de, alanında ilk olan, yeni bir görsel geliştirdiklerini düşünüyorlar. Onların keşfettikleri, birbirinin yörüngesindeki iki karadeliğin spiraller çizerek dönmesi ve nihayetinde birleşmeleri sırasında yakındaki bir gözlemcinin ne göreceği ile ilgilidir. Tam da tahmin ettiğiniz gibi, sonuç gerçekten muhteşem! Şöyle anlatıyorlar:

Bugüne kadar yapılan tüm ikili karadelik sistemi görsellerinin aksine, bizim sistemimizde iki karadeliğin ufukları belli bir koordinat sisteminin bir fonksiyonu olarak tanımlanmamaktadır. Bunun yerine, bir gözlemcinin gözüne ya da kamerasına ulaşacak ışık ışınlarının kat edecekleri yolları hesapladık. Böylece, kişinin tam olarak ne göreceğini keşfettik.

İkili bir karadelik sistemi etrafındaki sayılamaz miktardaki fotonun izlediği yolu analiz etmeyi gerektiren, kulağa imkansız gibi gelen bu hesaplamayı yapabilmek için Cornell araştırmacıları, birbiriyle çarpışan iki karadeliğin ufuk çizgisine, renkli bir ızgara sistemi yerleştirdi. Sonrasında, sisteme bakan bir gözlemcinin ne göreceğini tespit etmek için tekil fotonlara odaklanmaktansa, ufuk boyunca hareket eden fotonlara odaklandılar. Yani gerçekte olacak şeyin ayna görüntüsünü çıkarmaya çalıştılar.

Araştırma ekibi şöyle açıklıyor:

Eğer saf bir şekilde hesaplama yapılmak istenseydi, kameraya ulaşacak tüm ışık ışınlarının olası tüm yolları ve gelebilecekleri tüm açılar analiz edilebilirdi. Ancak bu, bilgisayarlarımızın işlem gücü bakımından imkansızdır. Bunun yerine, daha verimli bir yöntem, kaynaktan gelecek ışınları takip etmek yerine, gözlemciye ulaşan ışınları tersine doğru takip etmektir. Yani zamanda ileriye doğru bir analiz yapmaktansa, geriye doğru bir analiz yapmaktır.

Bilgisayar grafik bilimlerinde buna "ışın kalıplama" adı veriliyor. Basitçe, gözlerinizden fışkıran bir dizi foton hayal edin. Her bir foton nihayetinde bir yere değecektir ve kısmen emilecek, kısmen yansıtılacaktır. Bu emilim ve yansıma, çarptığı malzemenin ve çevrenin özelliklerine bağlıdır. İşte bu takip edilerek, bu çarpışmaya belli bir değer atanabilir (bu durumda bir renk değeri atanmıştır). Bu yöntemin avantajı şudur: Kaynaktan aslen çıkan ama asla kameraya ya da gözümüze ulaşamayacak fotonlarla zaman ve işlem gücü kaybetmemiş oluruz.

Bu harika görüntüleri yaratmanın yanı sıra Cornell araştırmacıları çok derin bir sonuca da vardılar: İkili karadelik sistemleri, tekil karadeliklere çok ciddi anlamda benzer gözükmektedir. Şöyle yazıyorlar:

Büyük ölçekte baktığımızda, ikili sistemlerin neden olduğu lensleme etkisi, tekil karadeliklerinkine çok benzemektedir. Ancak daha küçük ölçeklerde, elde ettiğimiz görsellerde farklılıklar tespit ettik. Bunlarda karmaşık ve bazı durumlarda, farklı açılardan bakıldığında her seferinde kendi kendine benzeyen yapılar keşfettik.