Kara deliklerin yaydığı yerçekimi dalgalarındaki 30 yıllık bir sır perdesi nihayet aralandı. Tokyo Metropolitan Üniversitesi’nden Doç. Dr. Hayato Motohashi, kara deliklerin “çınlama” olarak adlandırılan titreşimlerinde ortaya çıkan bir “uyumsuzluk” problemini çözerek bilim dünyasında yeni bir çığır açtı. Bu keşif, kara delik spektroskopisi olarak bilinen yeni bir bilim dalına kapı aralıyor ve evrenin en gizemli yapılarını anlamamıza olanak tanıyor.
Kara delikler, ışığın bile kaçamayacağı kadar yoğun kütleçekim alanına sahip gök cisimleri olarak biliniyor. Ancak bu gizemli yapıların davranışlarını anlamak, bilim insanları için uzun süredir büyük bir meydan okuma. Son on yılda, LIGO (Lazer Interferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi), Virgo ve KAGRA işbirliğiyle yürütülen küresel yerçekimi dalgası gözlemleri, kara deliklerin uzay-zaman dokusunda yarattığı dalgalanmaları tespit etmeyi mümkün kıldı. Bu dalgalar, kara deliklerin titreşimlerinden kaynaklanan bir tür “çınlama” olarak tanımlanıyor ve tıpkı bir çanın farklı tonlarda ses çıkarması gibi, farklı “modlar” halinde ortaya çıkıyor.
30 Yıl Önceki Gizem: Uyumsuz Bir Mod
Hikaye, 1997 yılında Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nde (şimdiki adıyla Tokyo Bilim Enstitüsü) yüksek lisans öğrencisi olan Hisashi Onozawa’nın yaptığı bir hesaplamayla başladı. Onozawa, kara deliklerin yaydığı yerçekimi dalgalarının teorik modellerini incelerken, dalgaların beklenen düzenli ve öngörülebilir davranışından sapan bir “uyumsuzluk” fark etti. Normalde, bir kara deliğin titreşim modlarının belirli bir düzen içinde değişmesi beklenirken, bir mod diğerlerinden tamamen farklı davranıyordu. Bu durum, o dönemde bir hesaplama hatası ya da geçici bir yanılgı olarak değerlendirildi. Ancak yıllar geçtikçe, daha güçlü bilgisayarlar ve gelişmiş hesaplama teknikleri kullanılsa da bu gizem çözülemedi.
Doç. Dr. Hayato Motohashi, bu 30 yıllık bilmeceyi çözmek için yüksek hassasiyetli hesaplamalar ve “non-Hermityen fizik” adı verilen yeni bir teorik çerçeveyi kullandı. Motohashi’nin çalışması, uyumsuzluğun tek bir moddan kaynaklanmadığını, aksine iki farklı modun birbiriyle rezonans (eş titreşim) yaparak bu etkiyi yarattığını ortaya koydu. Daha da çarpıcı olan, bu rezonansın yalnızca bir istisna olmadığı, aksine kara deliklerin birçok modunda yaygın bir şekilde gözlendiğiydi.
Non-Hermityen Fizik: Yeni Bir Bilim Dalının Doğuşu
Motohashi’nin keşfi, yalnızca astrophysics alanında değil, optik fizik gibi diğer disiplinlerde de yankı uyandırıyor. Kara deliklerin modlar arasındaki rezonansı, elektromanyetik dalgaların davranışlarıyla benzerlik gösteriyor. Bu benzerlik, non-Hermityen fizik adı verilen yeni bir teorik yaklaşımın, hem yerçekimi dalgalarını hem de diğer fiziksel fenomenleri anlamak için güçlü bir araç olabileceğini gösteriyor.
Non-Hermityen fizik, geleneksel fizik modellerinden farklı olarak, enerji kaybı gibi “açık sistem” dinamiklerini inceleyen bir alan. Motohashi’nin çalışması, bu yaklaşımın kara deliklerin karmaşık davranışlarını çözmede nasıl kullanılabileceğini ilk kez ortaya koyarak, “non-Hermityen yerçekimi fiziği” adlı yeni bir bilim dalının temellerini attı.
Kara Delik Spektroskopisi ve Gelecek
Bu keşif, kara delik spektroskopisi adı verilen ve kara deliklerin titreşim modlarını inceleyerek onların özelliklerini anlamayı amaçlayan yeni bir bilim dalı için de önemli bir adım. Tıpkı bir müzik aletinin ses tonlarından onun yapısını anlamak gibi, bilim insanları da kara deliklerin “çınlamalarından” onların kütlesi, dönüş hızı ve diğer özellikleri hakkında bilgi edinebiliyor. Motohashi’nin bulguları, bu alanda daha hassas ve güvenilir analizler yapılmasına olanak tanıyacak.
LIGO-Virgo-KAGRA işbirliği gibi küresel deneyler, önümüzdeki yıllarda daha fazla yerçekimi dalgası verisi toplayarak bu teorik çalışmaları test etme fırsatı sunacak. Motohashi’nin çalışması, bu deneylerin potansiyelini tam anlamıyla ortaya çıkararak, evrenin en gizemli yapılarını anlamada yeni bir çağ başlatabilir.
Bilim Dünyasında Heyecan Yaratan Bir Adım
Doç. Dr. Hayato Motohashi’nin çalışması, Physical Review Letters dergisinde yayımlandı ve bilim dünyasında geniş yankı uyandırdı. Kara deliklerin doğasını anlamak, yalnızca astrophysics için değil, evrenin temel fiziksel yasalarını çözmek için de kritik bir önem taşıyor. Bu keşif, hem teorik fizikçilere hem de gözlemsel astronomlara, evrenin derinliklerini keşfetmek için yeni bir yol haritası sunuyor.
Kara deliklerin “çınlaması”ndaki 30 yıllık gizemin çözülmesi, bilim insanlarının azmini ve evrenin sırlarını açığa çıkarma tutkusunu bir kez daha gözler önüne seriyor. Gelecekte, bu tür keşiflerin, evrenin nasıl işlediği hakkında daha büyük sorulara yanıt bulmamıza yardımcı olacağı kesin.
Kaynak: Hayato Motohashi, Resonant Excitation of Quasinormal Modes of Black Holes, Physical Review Letters, 2025. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.141401
