Astrofizikçiler ’beşinci boyut’un izini buldu
Güncelleme Tarihi:
Oluşturulma Tarihi: Ekim 21, 2006 00:00
Dördüncü uzay boyutuyla ilgili ilginç bir teori üreten Amerikalı astrofizikçiler, dördüncü boyutun varlığını, 2007 yılında fırlatılacak bir uyduyla kanıtlayabileceklerine inanıyorlar.
Astrofizikçiler ve kozmoloji bilimcileri sanki bu dünyaya ait olmayan, ama yine de onu tanımlamaya ve kökenini bulmaya yarayan teoriler üretmek konusunda ustalar. Bu işi yaparken de ayakları yerden kesiliyor ve soyut matematikle tasarlanmış modellerle ilgi çekmeye çalışıyorlar.
Bu şaşırtıcı teorilerden biri, şimdi bazı kozmoloji bilimcilerin bile aklını karıştıracağa benziyor. Rutgers Üniversitesi’nden Charles R.Keeton ve Duke Üniversitesi’nden Arlie O.Petters, beş boyutlu kütle çekim teorilerinden birini kanıtlamaya yardımcı olabilecek matematiksel bir model geliştirdiler.
Bu iki bilim adamının teorik tasarımı göreceli olarak yeni olan ve "Randall-Sundrum braneworld gravitiy model" olarak adlandırılan bir teoriye uzanıyor. Bu kuram görülebilir üçboyutlu evrenin,daha büyük olanın içine yerleştirilmiş bir zardan oluştuğuna dayanır. Yani denizde yüzen bir yosun gibi. "Branewold evreni" kozmosunda, genel görelilik kuramında açıklandığı gibi üç uzay boyutu ve bir de zaman boyutu değil, dört uzay ve bir zaman (artı uzay zaman) olmak üzere beş boyut var.
Teoriye kanıt![/images/100/0x0/55ea11a4f018fbb8f8695fe6]()
Aslında burada şaşılacak pek bir şey yok gibi. Sonuçta astrofizikçiler geçmişte de kozmolojik tasarımlarına biraz gizem katmak için ilave boyutlardan yararlandılar, ama bu sefer durum farklı.
Keeton ve Petters ilk kez bilinmeyen dördüncü uzay boyutu ve dolayısıyla da "Braneworld teorisinin" kanıtlanabileceğini sanıyorlar. Bunun için yeni düzenlenmiş matematiksel modeli, astronomik gözlemlerle belirlenen kozmolojik efektlerin birleştirilmesi yeterli.
Böylece, uzayda dördüncü bir uzay boyutunun bulunduğu kanıtlanabilir ki bu da dünya hakkında bildiklerimizi felsefi açıdan da değiştirebilir diyor Petters, Physical Review D. (Phys.Rev.D 73, 104032 (2006), http://scitation.aip.org) .
Bir zamanlar Harvard Üniversitesi fizikçileri Lisa Randall ve Raman Sundrum tarafından geliştirilen "Randall-Sundrum braneworld gravity" modeli,evrendeki kütle çekiminin ne şekilde biçimlendiğini açıklıyor. Genel görelilik kuramının aksine "Braneworld teorisi" ilk patlamadan sadece birkaç saniye sonra temel parçacıkların topaklanmasıyla minik karadeliklerin oluştuğunu söyler.
Buharlaşmış olmalı
Fakat genel görelilik kuramına göre bu ilkel karadelikler, Hawking ışıması nedeniyle çoktan buharlaşmış olmalılardı. Oysa Braneworld modeli en küçüklerinin günümüze kadar hayatta kaldığını öne sürer.
Küçük bir asteroitin kütlesine sahip ama buna karşın bir atom çekirdeğinin büyüklüğünde olan hipotetik oluşumlar, yani karadelikler için küçük tanımı aslında pek de uygun düşmemekte. Astrofizikçiler evrenin %23’ünün karanlık maddeden oluştuğunu tahmin ediyorlar.
İki astrofizikçinin hesaplarına göre dünyamıza en yakın Braneworld karadeliği Plüton’un yörüngesinde olabilir. Braneworld karadelikleri galaksimizdeki kara maddenin %1’ini oluştursalar bile güneş sistemimizde bunlardan binlercesi olabilir diyor Petters.
Minik karadeliklerin oluşumu için uygun koşullar yaratan gizli boyutun bulunabilmesi için Braneworld karadeliklerinin elektromanyetik ışın üzerindeki efektlerin gözlemlenmesi gerekiyor.
Bunun için mesela uzay- zaman yapısını dev karadeliklerden farklı bir biçimde büken minik karadeliklerin karakterini izlemek gerekiyor. Küçük olmaları nedeniyle, araştırmacılar tarafından beşinci boyutu yakalamaya izin verecek olan bir katalizör olarak görülüyorlar.
Beşinci boyut kestirme yolu
Bu efekt, ilave uzay boyutunun, karadeliğin ışıma hızını değiştirmesini açıkça göstermekte. Buradan çıkan neticeyi her astronom görebilir: Karadeliklerin buharlaşması iyice yavaşlıyor ve karadelikler çok daha uzun yaşıyorlar.
Beşinci boyuta giden en kestirme ve en hızlı yol, bu iki bilim adamına göre Dünyadan diğer galaksilere "yolculuk eden" ışının analizini izlemeli.
Çünkü Dünyadan yola çıkan ışın, Dünyanın yakınında küçük bir karadelikten geçtiğinde, karadeliğin kuvvetli kütle çekimi nedeniyle bir kütle çekimi mercek etkisi oluşmakta.
Bu etki bir yıldızın, Dünyanın görüş alanında ve arka plan yıldızından uzakta bulunan bir yıldızın yanından geçmesiyle oluşmakta.
Bu harekete bağlı olarak, arka plan yıldızının ışığı karakteristik bir biçimde kütle çekim merceği etkisince güçlendirmekte. Ve Keeton’a göre bu etki başarıya giden bir anahtar olabilir. Braneworld karadelikleri tarafından oluşturulan bu tür kütle çekim merceği etkilerini aramak için en iyi yer gamma ışını patlamasıdır diyor Keeton.
En yoğun enerjili olay
Gamma ışını patlamaları (Gamma ray bursts/GRB) evrenin en parlak ve en yoğun enerjili "olayları" olarak bilinmekte.
Ve evrenden birkaç saniye içinde tahmin edilemeyecek kadar yoğun bir enerjiyle geçtikleri için de, modern astronominin en büyük bilmecelerinden biridir.
Dünyamızdaki uydular ortalama olarak iki ila üç günde bir gamma ışını patlaması kaydediyorlar. Bu ultimatif enerji kaynakları birkaç saniye içinde, yıldızımızın yaşam boyu verebileceği kadar enerji soğuruyorlar.
Araştırmacılar artık gamma ışını patlamalarında açığa çıkan enerjinin, dalgaların bir kayaya çarpışı gibi karadeliklere çarptığını düşünüyor. İşte bu süreç sırasında oluşan girişimlerin Ağustos 2007 tarihinde Dünyamızın yörüngesine yerleştirilecek "Gamma-ray Large Area" uzay teleskopuyla (GLAST) kanıtlanabileceğine inanıyor, astrofizikçiler.
Hipotez doğruysa
Halihazırda Dünyamızın yörüngesinde çalışmaya devam eden gamma ışını uyduları, söz konusu teoriyi kanıtlayacak kadar hassas değiller. Oysa GLAST, gamma ışını patlamalarına ait ışığın periyodunu (ışığın dalga boyunda hareket ettiği zaman) kesin bir şekilde kaydedebilecek güçte.
GLAST teleskopundan alınan ilk verilerle böylece astrofizikçiler, her minik karadeliğin kütle çekimiyle oluşturduğu girişim motifini inceleyebilecekler.
Karadelik yüzünden bükülen ışık, enerji tayfını altı üst ederek bazı bölgelerde çok,diğer bölgelerde ise çok foton bulunmasına yol açarlar. Bilim adamları bekledikleri sinyali görebilirlerse bu minik karadeliklerin varlığı açıklanmış olacak.
Ama bu da henüz bir başlangıç olacak astrofizikçiler için. Çünkü bu şu anlama geliyor diyor Petters: "Braneworld teorisi doğruysa, uzayın dördüncü boyutunun izlerini taşıyan çok sayıda braneworld karadeliği de vardır."
Bu şaşırtıcı teorilerden biri, şimdi bazı kozmoloji bilimcilerin bile aklını karıştıracağa benziyor. Rutgers Üniversitesi’nden Charles R.Keeton ve Duke Üniversitesi’nden Arlie O.Petters, beş boyutlu kütle çekim teorilerinden birini kanıtlamaya yardımcı olabilecek matematiksel bir model geliştirdiler.
Bu iki bilim adamının teorik tasarımı göreceli olarak yeni olan ve "Randall-Sundrum braneworld gravitiy model" olarak adlandırılan bir teoriye uzanıyor. Bu kuram görülebilir üçboyutlu evrenin,daha büyük olanın içine yerleştirilmiş bir zardan oluştuğuna dayanır. Yani denizde yüzen bir yosun gibi. "Branewold evreni" kozmosunda, genel görelilik kuramında açıklandığı gibi üç uzay boyutu ve bir de zaman boyutu değil, dört uzay ve bir zaman (artı uzay zaman) olmak üzere beş boyut var.
Teoriye kanıt
Aslında burada şaşılacak pek bir şey yok gibi. Sonuçta astrofizikçiler geçmişte de kozmolojik tasarımlarına biraz gizem katmak için ilave boyutlardan yararlandılar, ama bu sefer durum farklı.
Keeton ve Petters ilk kez bilinmeyen dördüncü uzay boyutu ve dolayısıyla da "Braneworld teorisinin" kanıtlanabileceğini sanıyorlar. Bunun için yeni düzenlenmiş matematiksel modeli, astronomik gözlemlerle belirlenen kozmolojik efektlerin birleştirilmesi yeterli.
Böylece, uzayda dördüncü bir uzay boyutunun bulunduğu kanıtlanabilir ki bu da dünya hakkında bildiklerimizi felsefi açıdan da değiştirebilir diyor Petters, Physical Review D. (Phys.Rev.D 73, 104032 (2006), http://scitation.aip.org) .
Bir zamanlar Harvard Üniversitesi fizikçileri Lisa Randall ve Raman Sundrum tarafından geliştirilen "Randall-Sundrum braneworld gravity" modeli,evrendeki kütle çekiminin ne şekilde biçimlendiğini açıklıyor. Genel görelilik kuramının aksine "Braneworld teorisi" ilk patlamadan sadece birkaç saniye sonra temel parçacıkların topaklanmasıyla minik karadeliklerin oluştuğunu söyler.
Buharlaşmış olmalı
Fakat genel görelilik kuramına göre bu ilkel karadelikler, Hawking ışıması nedeniyle çoktan buharlaşmış olmalılardı. Oysa Braneworld modeli en küçüklerinin günümüze kadar hayatta kaldığını öne sürer.
Küçük bir asteroitin kütlesine sahip ama buna karşın bir atom çekirdeğinin büyüklüğünde olan hipotetik oluşumlar, yani karadelikler için küçük tanımı aslında pek de uygun düşmemekte. Astrofizikçiler evrenin %23’ünün karanlık maddeden oluştuğunu tahmin ediyorlar.
İki astrofizikçinin hesaplarına göre dünyamıza en yakın Braneworld karadeliği Plüton’un yörüngesinde olabilir. Braneworld karadelikleri galaksimizdeki kara maddenin %1’ini oluştursalar bile güneş sistemimizde bunlardan binlercesi olabilir diyor Petters.
Minik karadeliklerin oluşumu için uygun koşullar yaratan gizli boyutun bulunabilmesi için Braneworld karadeliklerinin elektromanyetik ışın üzerindeki efektlerin gözlemlenmesi gerekiyor.
Bunun için mesela uzay- zaman yapısını dev karadeliklerden farklı bir biçimde büken minik karadeliklerin karakterini izlemek gerekiyor. Küçük olmaları nedeniyle, araştırmacılar tarafından beşinci boyutu yakalamaya izin verecek olan bir katalizör olarak görülüyorlar.
Beşinci boyut kestirme yolu
Bu efekt, ilave uzay boyutunun, karadeliğin ışıma hızını değiştirmesini açıkça göstermekte. Buradan çıkan neticeyi her astronom görebilir: Karadeliklerin buharlaşması iyice yavaşlıyor ve karadelikler çok daha uzun yaşıyorlar.
Beşinci boyuta giden en kestirme ve en hızlı yol, bu iki bilim adamına göre Dünyadan diğer galaksilere "yolculuk eden" ışının analizini izlemeli.
Çünkü Dünyadan yola çıkan ışın, Dünyanın yakınında küçük bir karadelikten geçtiğinde, karadeliğin kuvvetli kütle çekimi nedeniyle bir kütle çekimi mercek etkisi oluşmakta.
Bu etki bir yıldızın, Dünyanın görüş alanında ve arka plan yıldızından uzakta bulunan bir yıldızın yanından geçmesiyle oluşmakta.
Bu harekete bağlı olarak, arka plan yıldızının ışığı karakteristik bir biçimde kütle çekim merceği etkisince güçlendirmekte. Ve Keeton’a göre bu etki başarıya giden bir anahtar olabilir. Braneworld karadelikleri tarafından oluşturulan bu tür kütle çekim merceği etkilerini aramak için en iyi yer gamma ışını patlamasıdır diyor Keeton.
En yoğun enerjili olay
Gamma ışını patlamaları (Gamma ray bursts/GRB) evrenin en parlak ve en yoğun enerjili "olayları" olarak bilinmekte.
Ve evrenden birkaç saniye içinde tahmin edilemeyecek kadar yoğun bir enerjiyle geçtikleri için de, modern astronominin en büyük bilmecelerinden biridir.
Dünyamızdaki uydular ortalama olarak iki ila üç günde bir gamma ışını patlaması kaydediyorlar. Bu ultimatif enerji kaynakları birkaç saniye içinde, yıldızımızın yaşam boyu verebileceği kadar enerji soğuruyorlar.
Araştırmacılar artık gamma ışını patlamalarında açığa çıkan enerjinin, dalgaların bir kayaya çarpışı gibi karadeliklere çarptığını düşünüyor. İşte bu süreç sırasında oluşan girişimlerin Ağustos 2007 tarihinde Dünyamızın yörüngesine yerleştirilecek "Gamma-ray Large Area" uzay teleskopuyla (GLAST) kanıtlanabileceğine inanıyor, astrofizikçiler.
Hipotez doğruysa
Halihazırda Dünyamızın yörüngesinde çalışmaya devam eden gamma ışını uyduları, söz konusu teoriyi kanıtlayacak kadar hassas değiller. Oysa GLAST, gamma ışını patlamalarına ait ışığın periyodunu (ışığın dalga boyunda hareket ettiği zaman) kesin bir şekilde kaydedebilecek güçte.
GLAST teleskopundan alınan ilk verilerle böylece astrofizikçiler, her minik karadeliğin kütle çekimiyle oluşturduğu girişim motifini inceleyebilecekler.
Karadelik yüzünden bükülen ışık, enerji tayfını altı üst ederek bazı bölgelerde çok,diğer bölgelerde ise çok foton bulunmasına yol açarlar. Bilim adamları bekledikleri sinyali görebilirlerse bu minik karadeliklerin varlığı açıklanmış olacak.
Ama bu da henüz bir başlangıç olacak astrofizikçiler için. Çünkü bu şu anlama geliyor diyor Petters: "Braneworld teorisi doğruysa, uzayın dördüncü boyutunun izlerini taşıyan çok sayıda braneworld karadeliği de vardır."