Döngü Kuantum Yerçekimi (Loop Quantum Gravity-LQG); uzay-zamanını ölçerek, genel göreliliği genişleten bir teoridir. Bu teori; kara deliklerin beyaz deliklere dönüştüğünü öngörüyor.
Birçok astrofizikçiyi şaşırtan karadelikler; olağanüstü varlıklardır. Araştırmacıların kanıtladığı kadarıyla; kara delikler çok sayıda ve birçok yönden gözlenen, bilinen astrofiziksel nesneler haline geldi: Kendisine eşlik eden bir yıldızla etrafta dans eden yıldız kütlesi deliklerin, madde disklerini içine çeken galaksilerin merkezindeki dev deliklerin ve yerçekimi dalgalarının kaldığı yerlerde birleşen kara delik çiftlerinin kanıtlarına sahibiz. Bütün bunlar, Einstein’ın asırlık Genel Görelilik Teorisi tarafından açıklanmaktadır. Diğer yandan kara deliklerin gizemi henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Karadeliklerin içine düşen madde görülebiliyor, kanıtlanabiliyor; ancak maddenin akıbeti; deliğin merkezine ulaştığında bilinmezliğini koruyor.
Pennsylvania Eyalet Üniversitesi’nden Abhay Ashtekar ve Javier Olmedo ve Louisiana Eyalet Üniversitesi‘nden Parampreet Singh, bu bilinmezliği açıklamak için biraraya geldiler. Araştırmacılara göre Döngü Kuantum Yerçekimi Teorisi; kara delikteki uzay süresinin, gelecekte orda bulunan ve beyazın iç geometrisine sahip olan, yeni bir bölgeye doğru devam edeceğini öngörmektedir. Bu durumda beyaz bir delik, bir karadeliğin zamana ters çevrilmiş görüntüsüdür: Madde; içinde, yalnızca dışarıya doğru hareket edebilir. Bir nevi “Merkezin” içinden, gelecekteki bir bölgeye geçiş önleyicidir. Bu durum ise Genel Görelilik Kuramı’na göre; genel görelilik tarafından izin verilen deliğin içindeki uzay-zaman geometrisinin, güçlü bir şekilde çarpıtılması sayesinde mümkündür. Çalışma sonucu, çok sayıda araştırma grubunun üzerinde çalıştığı bir hipotezi desteklemektedir: Tüm kara deliklerin geleceği; içine düşen maddenin sıçradığı gerçek beyaz bir deliğe dönüşmek olabilir. Bununla birlikte, mevcut teoriler bu sıçramanın gerçekleşmesinin bir yolunu tam olarak kanıtlayamamışlardır. Döngü Kuantum Yerçekimi Teorisi ise; bu dönüşümün varlığını kanıtlar niteliktedir.
Karadelik fiziğiyle ilgili yeteri kadar bilgi sahibi olmamamızın sebebi; bu nesnelerin merkezinde ve ortasında kuantum olaylarının egemen olmasıdır. Klasik genel görelilik, karadeliğin sonsuza dek yaşadığını ve merkezinin, zamanın ve mekanın bittiği yerde “tekillik” olduğunu tahmin eder. Araştırmacılara göre bu tahminler gerçekçi değildir. Çünkü kuantum etkilerini göz ardı ederler. Bu etkilerin üstesinden gelmek için bir kuantum yerçekimi teorisine ihtiyaç vardır. Araştırmacılar böyle bir teori hakkında henüz bir fikir birliğine sahip değil. Ancak bir kısmı şu anda; kara deliklerin kuantum davranışı üzerinde gerçek hesaplamalar yapılabileceği görüşündedir. Temiz bir kavramsal yapıya ve zamanın içinde gelişen bir spin ağı* olarak uzay yapısını temsil etmeye dayanan, iyi tanımlanmış bir matematiksel formülasyonu olan Döngü Kuantum Yerçekimi; böyle bir teoridir.
Son birkaç yıldır, pek çok araştırma grubu; kara deliklerin gelişimini keşfetmek için döngü teorisini uygulamıştır. Bu çalışmalar, karadeliklerin; siyahtan beyaza bir delik açma senaryosuna dayanan etkileyici bir resim oluşturuyor. Kara deliğin merkezinde; boşluk ve zaman tekillikte bitmiyor. Ancak Einstein denklemlerindeki kuantum etkisini aştığı; kısa bir geçiş bölgesinde devam ediyor. Bu bölgeden, boşluk ve zaman; Fizikçi John Lighton Synge tarafından 1930’larda önerilen bir olasılık olan, bir “beyaz delik iç yapısı”yla ortaya çıkmaktadır. Deliğin merkezi geliştikçe, dış yüzeyi veya “ufku”, ilk olarak Stephen Hawking tarafından açıklanan bir fenomen olan Radyasyon Emisyonu nedeniyle yavaşça küçülür. Bu küçülme süreci; ufuk, Planck Boyutu**‘na (kuantum yerçekiminin karakteristik ölçeği) ulaşana kadar devam eder. Bu noktada ufukta bir kuantum geçişi (“kuantum tünelleme”) gerçekleşir: Beyaz Delik… Kendine özgü çarpık göreceli geometri sayesinde, merkezde doğmuş bu beyaz delik; beyaz ufukla birleşerek beyaz deliğin oluşumunu tamamlar.
Bu dönüşümdeki olay; bir topun sıçramasına benzer. Bir top yere düşer, zıplar ve sonra yukarı çıkar. Sıçrama sonrası yukarı doğru hareketi; düşen topun zamanda tersine çevrilmiş halidir. Benzer şekilde, kara delik “sıçramaktadır” ve zaman tersine çevrilmiş hali olarak ortaya çıkar: Beyaz Delik… Kısacası çöken madde merkezde kaybolmuyor; beyaz delikten yukarı zıplıyor. Kara deliğe düşen enerji; beyaz delikten ortaya çıkıyor.
Kara deliği beyaz delikten ayıran sıkıştırmanın azami olduğu yapılandırmaya, “Planck Yıldızı” denir. Göreceliliğin izin verdiği devasa bu zaman bozulmasından dolayı; deliğin içinden ölçülmüş (mikrosaniyelerle hesaplanan) işlemin süresi kısa olabilir, ancak dışarıdan ölçülen ise (milyarlarca yıl) uzundur. Kara delikler aşırı ağır çekimde görülen yıldızları zıplatıyor olabilir.
Modeller; gözlemlenen birçok astrofiziksel olgunun karadelikten beyaz deliğe geçişi ile ilişkili olabileceğini düşündürmektedir. Bunlar arasında Hızlı Radyo Patlamaları (FRB’ler) ve bazı yüksek enerjili kozmik ışınlar var. Her ikisi de evrenin başlarında üretilen kara deliklere hapsolmuştur. Karadan beyaza geçişle serbest bırakılan madde ve fotonlar tarafından da üretilebilir haldedir. Bununla birlikte, şu an için, astrofiziksel veriler; gözlemlenen FRB’lerin ve kozmik ışınların istatistiksel özelliklerinin bu hipotezin doğruluğunu belirlemek için yetersizdir. Bir başka ilginç olasılık ise, karadelikten beyaz deliğe geçişi sırasında üretilen küçük deliklerin, sabit olabileceğidir: Bu durumda, bu “artıklar” karanlık maddenin bir bileşeni olabilir.
Tüm bu çalışmalarla kara deliklerin kuantum fiziğinin anlaşılmasına bir adım daha yaklaşılmış oldu. Ancak bu spekülatif alanda Ashtekar-Olmedo-Singh’in sonucu; sabit bir noktayı da işaret ediyor: Döngü Yerçekimi; kara deliğin iç kısmının beyaz bir deliğe devam ettiğini öngörüyor. Bu alandaki herhangi bir ilerlemenin önemi; karadeliklerin anlaşılmasının ötesine geçer. Bir karadeliğin merkezi; Einstein’ın genel göreliliği tarafından verilen mevcut uzay-zaman teorisinin başarısız olduğu yerdir. Bu bölgenin fiziğini anlamak; kuantum uzayı ve kuantum zamanını anlamak anlamına gelir.
*Spin Network: Spin Ağı: Kuantum mekaniğindeki parçacıklar ve alanlar arasındaki durumları ve etkileşimleri temsil etmek için kullanılabilecek bir diyagram türüdür.
** Planck Boyutu: Evrende fizik yasalarının çalışmadığı en küçük boyutları belirler.
