Sanal Evren, Karadeliklerin Gelişimine Yeni Bir Işık Tutuyor


Makine öğrenimi ve süper bilgisayarların yardımıyla, kara deliklerin zaman içinde nasıl büyüdüğünü ve olay ufuklarını ve ötesinde ne olduğunu bulmak artık mümkün.

Olay ufku, kara delikleri çevreleyen gizemli, görünmeyen bir katmandır ve madde, ışık veya bilgi dahil hiçbir şeyin geçemeyeceği sınırdır. Kara deliğin geçmişine ait her iz, olay ufku tarafından emilir.

Ortak yazar Peter Behrooze, “Bu fiziksel gerçekler nedeniyle” diye ekliyor.

Steward’da doktora öğrencisi olan Behroozi ve Haowen Zhang, karadeliklerin zaman içinde nasıl büyüdüğünü anlamak için makine öğrenimi ve süper bilgisayarlar kullanan uluslararası bir ekibe liderlik ettiler. Bu, ötesinde ne olduğunu görmek için olay ufkunu soymaya benziyordu.

Milyonlarca yapay “evren” simüle edildi ve sonuçlar, süper kütleli karadeliklerin ev sahibi galaksilerle aynı hızda geliştiğini gösterdi. Yirmi yıldır bu bağlantı varsayılmıştı, ancak yakın zamana kadar hiçbir zaman kanıtlanamamıştı. Ekibin sonuçları Royal Astronomical Society’nin Monthly Notices dergisinde yayınlandı.

Ortak yazar, “Evrende daha önceki zamanlara geri giderseniz,” diye ekliyor, “tamamen aynı ilişkinin var olduğunu görürsünüz.

“Öyleyse, galaksi küçükten büyüğe doğru büyürken, karadeliği de bugün tüm evrendeki galaksilerde gördüğümüz gibi, küçükten büyüğe doğru büyüyor.”

Evrene dağılmış galaksilerin hepsinin olmasa da çoğunun kalbinde süper kütleli bir karadeliğin bulunduğuna inanılıyor. Bu kara deliklerin çoğu, Güneş’inkinden milyonlarca hatta milyarlarca kat daha büyük kütlelere sahiptir. Bu devasa yaratıkların nasıl bu kadar hızlı genişledikleri ve en başta nasıl geliştikleri, astronominin en şaşırtıcı gizemlerinden biri olmuştur.

Cevapları keşfetmek için Zhang, Behroozi ve meslektaşları, her biri galaksilerin nasıl oluşması gerektiğine dair farklı bir fiziksel teoriye uyan bir süper bilgisayarda milyonlarca evren üretebilen devrim niteliğinde bir makine öğrenimi kullanan bir platform olan Trinity’yi geliştirdiler.

Ekip, bilgisayarların süper kütleli karadeliklerin zaman içinde nasıl genişlemesi gerektiğine dair önerilerde bulunduğu bir sistem geliştirdi.

Daha sonra, gerçek evrendeki kara deliklerin onlarca yıllık gerçek gözlemlerine karşılık gelip gelmediğini görmek için sanal dünyayı “gözlemlediler”. Sanal evrende milyarlarca kara deliğin oluşumunu taklit etmek için bu ilkeleri kullandılar.

Bilgisayarlar nihayet milyonlarca önerilen ve reddedilen kural setinden sonra gözlemlenen verileri en iyi yansıtan kural setlerine ulaştı.

Behroozi, “Galaksilerin nasıl oluştuğuna dair kuralları anlamaya çalışıyoruz” diye ekliyor. “Kısacası, Trinity’ye fizik yasalarının ne olabileceğini tahmin ettiriyoruz ve simüle edilmiş bir evrene girmelerine izin veriyoruz ve o evrenin nasıl olduğunu görüyoruz. Gerçeğine benziyor mu, benzemiyor mu?”

Araştırmacılar, bu yöntemin galaksiler için olduğu kadar evrendeki her şey için de işe yaradığını söylüyor.

“Trinity” adı, projenin üç ana şeye odaklandığı gerçeğinden geliyor: galaksiler, onların süper kütleli kara delikleri ve görülemeyen ama nasıl olduğunu açıklamak için gerekli olan devasa karanlık madde kozaları olan karanlık madde haleleri. Galaksiler fiziksel olarak davranırlar.

Önceki çalışmalarda, araştırmacıların çerçevesinin eski bir versiyonu olan UniverseMachine kullanılarak milyonlarca galaksi ve onların karanlık madde haleleri simüle edildi.

Ekip, galaksiler karanlık madde halelerinde büyüdükçe, halenin kütlesinin ve galaksinin kütlesinin çok özel bir şekilde büyüdüğünü buldu.

Bu yeni deneyde, bu ilişkiye sadece kara delikleri eklediler ve ardından, Behroozi’nin açıkladığı gibi, “insanların onlar hakkında yaptığı tüm gözlemleri yeniden üretmek için bu galaksilerde kara deliklerin nasıl büyüyebileceğini sordular.”

Simülasyonlar başka bir gizemli fenomene de ışık tutuyor: Samanyolu’nun merkezindeki gibi süper kütleli karadelikler, evrenin yalnızca birkaç milyar yaşında olduğu ilk aşamalarında en hızlı şekilde büyüdüler, ancak daha sonra büyüme hızları önemli ölçüde yavaşladı. sonraki 10 milyar yıl kadar aşağı.

Behroozi, “Galaksilerin bu garip davranışa sahip olduğunu bir süredir biliyorduk; burada yeni yıldız oluşturma hızlarında zirveye ulaşıyorlar, sonra bu hız zamanla azalıyor ve daha sonra yıldız oluşturmayı tamamen bırakıyorlar” diye ekliyor. “Şimdi, kara deliklerin de aynı şeyi yaptığını gösterebildik: ev sahibi galaksilerle aynı zamanlarda büyüyor ve kapanıyorlar. Bu, galaksilerdeki kara deliklerin büyümesiyle ilgili onlarca yıllık bir hipotezi doğruluyor.”

Ancak, sonuç başka sorunları gündeme getiriyor, diye ekliyor. Kara delikler, yaşadıkları galaksilerden önemli ölçüde daha kompakttır. Samanyolu’ndaki süper kütleli karadelik, Dünya’nın boyutuna küçültülmüş olsaydı, bu cümlenin sonundaki noktanın boyutu olurdu.

Kara deliğin daha büyük galaksiyle aynı zaman ölçeğinde kütlesini ikiye katlaması için, önemli ölçüde farklı ölçeklerdeki gaz akışlarının senkronize edilmesi gerekir. Karadeliklerin ve galaksilerin bu hassas dengeyi sağlamak için birlikte nasıl çalıştıkları hala belirsiz.

Zhang’a göre Trinity’nin gerçekten yenilikçi yönü, bize kara delikler ve galaksiler arasındaki ne tür bağlantıların çok çeşitli veri kümeleri ve gözlem teknikleri ile uyumlu olduğunu belirlememiz için bir mekanizma sağlamasıdır.

“Algoritma, yapılan tüm gözlemleri yeniden üretebilen karanlık madde haleleri, galaksiler ve kara delikler arasındaki ilişkileri tam olarak seçmemize izin veriyor.” ekler baş yazar.

“Temel olarak bize, ‘Tamam, tüm bu veriler göz önüne alındığında, galaksiler ve karadelikler arasındaki bağlantının böyle değil, böyle görünmesi gerektiğini biliyoruz’ diyor. Ve bu yaklaşım son derece güçlü.”


Kaynak : https://www.revyuh.com/news/science-and-research/space/virtual-universe-sheds-new-light-on-black-holes-development/

SMM Panel PDF Kitap indir