2020 Nobel Fizik Ödülü Sahiplerini Buldu

2020 Nobel Fizik Ödülü, “karadelik oluşumunun genel görelilik teorisinin sağlam bir öngörüsü olduğunu keşfettiği için” Roger Penrose’a verildi. Penrose, ödülü “galaksimizin merkezinde süper kütleli kompakt bir nesnenin keşfi için” Reinhard Genzel ve Andrea Ghez ile paylaşıyor.

İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi, 6 Ekim’de Oxford Üniversitesi’nden Roger Penrose; Almanya’daki Max Planck Dünya dışı Fizik Enstitüsü’nden Reinhard Genzel ve UCLA’den (California Üniversitesi Los Angeles) Andrea Ghez’in ödülü paylaşacağını duyurdu.

Üç ödül sahibi, evrendeki en egzotik fenomenlerden biri olan karadelik hakkındaki keşiflerinden dolayı bu yılki Nobel Fizik Ödülü’nü paylaşıyor. Roger Penrose, genel görelilik teorisinin karadeliklerin oluşumuna yol açtığını gösterdi. Reinhard Genzel ve Andrea Ghez, gökadamızın merkezindeki yıldızların yörüngelerini görünmez ve son derece ağır bir nesnenin yönettiğini keşfettiler. Süper kütleli bir karadelik, şu anda bilinen tek açıklamadır.

Roger Penrose, karadeliklerin Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinin doğrudan bir sonucu olduğunu kanıtlamak için ustaca matematiksel yöntemler kullandı. Einstein, karadeliklerin gerçekten var olduğuna, kendilerine giren, ışık dahil, her şeyi hapseden bu süper ağır canavarlara inanmamıştı.

Karadeliklerin gerçekçi koşullar altında oluşup oluşmayacağı Roger Penrose’u şaşırtan bir soruydu. Cevap, daha sonra hatırladığı üzere, 1964 sonbaharında, Penrose’un Birkbeck Koleji’nde matematik profesörü olduğu Londra’da bir meslektaşıyla yaptığı yürüyüş sırasında ortaya çıktı. Bir ara sokağın karşısına geçmek için konuşmayı bir an bıraktıklarında, aklına bir fikir geldi. O öğleden sonra, hafızasında aradı. Kapana kısılmış yüzeyler adını verdiği bu fikir, bilinçsizce aradığı anahtardı, bir kara deliği tanımlamak için çok önemli bir matematiksel araçtı.

Sıkışmış bir yüzey, yüzeyin dışa veya içe doğru kıvrılmasına bakılmaksızın, tüm ışınları bir merkeze doğru işaret etmeye zorlar. Kapana kısılmış yüzeyleri kullanarak Penrose, bir kara deliğin her zaman bir tekilliği, zaman ve uzayın bittiği bir sınırı gizlediğini kanıtlamayı başardı. Yoğunluğu sonsuzdur ve fizikteki bu en garip fenomene nasıl yaklaşılacağına dair henüz bir teori yoktur.

Kapana kısılmış yüzeyler, Penrose’un tekillik teoreminin ispatının tamamlanmasında merkezi bir kavram haline geldi

Ocak 1965’te, Einstein’ın ölümünden 10 yıl sonra Roger Penrose, karadeliklerin gerçekten oluşabileceğini kanıtladı ve onları ayrıntılı olarak tanımladı: Karadelikler, merkezlerinde, bilinen tüm doğa yasalarının sona erdiği bir tekilliği gizler. Penrose’un çığır açan makalesi, Einstein’dan bu yana genel görelilik teorisine hâlâ en önemli katkı olarak kabul ediliyor. Onun ortaya koyduğu topolojik yöntemler, kavisli evrenimizin incelenmesinde artık paha biçilmezdir.

Reinhard Genzel ve Andrea Ghez, 1990’ların başından beri galaksimizin merkezindeki Sagittarius A * adlı bir bölgeye odaklanan iki ayrı grup gökbilimciye liderlik ediyorlar. Samanyolu’nun ortasına en yakın en parlak yıldızların yörüngeleri artan hassasiyetle haritalandı. Bu iki grubun ölçümleri, merkezde, yıldızların karmakarışıklığını çeken ve baş döndürücü hızlarda yol almalarına neden olan son derece ağır, görünmez bir nesne bulunmasıyla hemfikir. Güneş Sistemimizden daha büyük olmayan bir bölgede yaklaşık dört milyon güneş kütlesi bir arada bulunmaktadır.

Dünya’daki bakış açımızdan, muazzam yıldızlararası gaz ve toz bulutları, galaksinin merkezinden gelen görünür ışığın çoğunu gizler. Genzel ve Ghez, dünyanın en büyük teleskoplarını kullanarak dev yıldızlararası gaz ve toz bulutlarının arasından Samanyolu’nun merkezine kadar uzanan yöntemler geliştirdiler. Teknolojinin sınırlarını genişleterek, Dünya atmosferinin neden olduğu bozulmaları telafi etmek için yeni teknikler buldular, benzersiz araçlar oluşturdular ve kendilerini uzun vadeli araştırmalara adadılar.

Kızılötesi teleskoplar ve radyo teknolojisi, gökbilimcilerin bu karmaşanın içini görmelerine ve merkezdeki yıldızları görüntülemelerine ilk izin veren şeydi.

Yıldızların yörüngelerini kılavuz olarak kullanan Genzel ve Ghez’in öncü çalışmaları, Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli bir karadeliğin şimdiye kadarki en ikna edici kanıtını verdi.

Roger Penrose, karadeliklerin genel görelilik teorisinin doğrudan bir sonucu olduğunu gösterdi, ancak tekilliğin sonsuz kuvvetli çekiminde bu teori geçerliliğini yitirdi. Yeni bir kuantum kütle çekimi teorisi oluşturmak için teorik fizik alanında yoğun çalışmalar yürütülüyor. Bu yeni teori, karadeliklerin en uç noktalarında buluşan fiziğin iki temelini, görelilik ve kuantum mekaniğini birleştirmelidir.

Aynı zamanda gözlemler gitgide karadeliklere yakınlaşıyor. Reinhard Genzel ve Andrea Ghez’in öncü çalışmaları, genel görelilik teorisinin ve onun en tuhaf tahminlerinin, yeni nesil hassas testlerinin yolunu açtı. Büyük olasılıkla, bu ölçümler aynı zamanda yeni teorik anlayışlar için ipuçları sağlayabilir. Evrenin keşfedilecek birçok sır ve sürprizi var.