Yapay Zeka Kara Delik Büyümesini Yeniden Yorumladı
Her ne kadar farklı görünseler de, kara delikler ve Las Vegas’ın ortak bir noktası vardır: Orada olan orada kalır – kara deliklerin nasıl, ne zaman ve neden oluştuğunu ve büyüdüğünü anlamaya çalışan astrofizikçilerin hayal kırıklığına uğramasına neden olur. Kara delikler, madde, ışık ya da bilgi olsun hiçbir şeyin kaçamadığı gizemli, görünmez bir katmanla – olay ufkuyla – çevrilidir. Olay ufku, kara deliğin geçmişiyle ilgili her türlü kanıtı yutar.
Arizona Üniversitesi Steward Gözlemevi’nde doçent ve Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi’nde proje araştırmacısı olan Peter Behroozi, “Bu fiziksel gerçekler nedeniyle kara deliklerin nasıl oluştuğunu ölçmenin imkansız olduğu düşünülüyordu” dedi.
Steward’da doktora öğrencisi olan Haowen Zhang ile birlikte Behroozi, kara deliklerin büyüme geçmişlerini yeniden yapılandırmak için makine öğrenimi ve süper bilgisayarları kullanan uluslararası bir ekibe liderlik etti ve ötesinde ne olduğunu ortaya çıkarmak için olay ufuklarını etkili bir şekilde soydu.
Bilgisayar tarafından üretilen milyonlarca “evrenin” simülasyonları, süper kütleli kara deliklerin ev sahibi galaksileriyle birlikte büyüdüğünü ortaya koydu. Bu durumdan 20 yıldır şüpheleniliyordu, ancak bilim insanları şimdiye kadar bu ilişkiyi doğrulayamamışlardı. Ekibin bulgularını içeren bir makale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’de yayımlandı.
Makalenin yazarlarından Behroozi, “Evrenin daha önceki ve daha eski zamanlarına giderseniz, tam olarak aynı ilişkinin mevcut olduğunu görürsünüz” dedi. “Yani galaksi küçükten büyüğe doğru büyürken, kara deliği de küçükten büyüğe doğru büyüyor, tıpkı bugün evrenin dört bir yanındaki galaksilerde gördüğümüz gibi.”
Evrene dağılmış galaksilerin hepsi olmasa da çoğunun merkezinde süper kütleli bir kara delik barındırdığı düşünülüyor. Bu kara delikler Güneş‘in 100.000 katından daha büyük kütlelere sahiptir ve bazıları milyonlarca, hatta milyarlarca Güneş kütlesine sahiptir. Astrofiziğin en can sıkıcı sorularından biri, bu devlerin nasıl bu kadar hızlı büyüdükleri ve ilk etapta nasıl oluştukları olmuştur.
Zhang, Behroozi ve meslektaşları bu sorulara yanıt bulmak için, her biri galaksilerin nasıl oluşması gerektiğine dair farklı fiziksel teorilere uyan bir süper bilgisayarda milyonlarca farklı evren üretebilen yeni bir makine öğrenimi biçimi kullanan bir platform olan Trinity’yi yarattılar. Araştırmacılar, bilgisayarların süper kütleli kara deliklerin zaman içinde nasıl büyüdüğüne dair yeni kurallar önerdiği bir çerçeve oluşturdular. Daha sonra bu kuralları sanal bir evrende milyarlarca kara deliğin büyümesini simüle etmek için kullandılar ve gerçek evrendeki kara deliklerin onlarca yıllık gerçek gözlemleriyle uyumlu olup olmadığını test etmek için sanal evreni “gözlemlediler”. Önerilen ve reddedilen milyonlarca kural setinden sonra, bilgisayarlar mevcut gözlemleri en iyi açıklayan kurallara karar verdi.
Behroozi, “Galaksilerin nasıl oluştuğuna dair kuralları anlamaya çalışıyoruz,” dedi. “Özetle, Trinity’ye fiziksel yasaların ne olabileceğini tahmin ettiriyoruz ve onları simüle edilmiş bir evrende bırakıyoruz ve bu evrenin nasıl ortaya çıktığını görüyoruz. Gerçek evrene benziyor mu benzemiyor mu?”
Araştırmacılara göre bu yaklaşım sadece galaksiler için değil, evrenin içindeki herhangi bir şey için de aynı derecede işe yarıyor.
Projenin adı Trinity, üç ana çalışma alanına atıfta bulunuyor: galaksiler, süper kütleli kara delikler ve karanlık madde haleleri – doğrudan ölçümler için görünmez olan ancak varlıkları her yerdeki galaksilerin fiziksel özelliklerini açıklamak için gerekli olan geniş karanlık madde kozaları. Önceki çalışmalarda araştırmacılar, milyonlarca galaksiyi ve onların karanlık madde halelerini simüle etmek için UniverseMachine adı verilen çerçevelerinin daha önceki bir versiyonunu kullandılar. Ekip, karanlık madde haleleri içinde büyüyen galaksilerin, halenin kütlesi ile galaksinin kütlesi arasında çok özel bir ilişki izlediğini keşfetti.
Behroozi, “Yeni çalışmamızda, bu ilişkiye kara delikleri de ekledik” dedi ve ekledi: “Daha sonra, insanların onlar hakkında yaptığı tüm gözlemleri yeniden üretmek için kara deliklerin bu galaksilerde nasıl büyüyebileceğini sorduk.”
Makalenin başyazarı Zhang, “Kara delik kütlelerine ilişkin çok iyi gözlemlerimiz var” dedi. “Ancak bunlar büyük ölçüde yerel evrenle sınırlı. Daha uzağa baktıkça, kara deliklerin kütleleri ile ev sahibi galaksileri arasındaki ilişkileri doğru bir şekilde ölçmek giderek zorlaşıyor ve nihayetinde imkansız hale geliyor. Bu belirsizlik nedeniyle, gözlemler bize bu ilişkinin evrenin tamamında geçerli olup olmadığını doğrudan söyleyemez.”
Trinity, astrofizikçilerin sadece bu sınırlamayı değil, aynı zamanda büyümelerinin farklı aşamalarında gözlemlenen milyonlarca kara delikten gelen bilgileri bir araya getirerek bireysel kara delikler için olay ufku bilgi engelini de atlatmalarına olanak tanıyor. Hiçbir kara deliğin geçmişi yeniden oluşturulamasa da, araştırmacılar bir araya getirilen tüm kara deliklerin ortalama büyüme geçmişini ölçebildiler.
Zhang, “Simüle edilmiş galaksilere kara delikler koyarsanız ve nasıl büyüdüklerine dair kurallar girerseniz, ortaya çıkan evreni elimizdeki gerçek kara deliklerin tüm gözlemleriyle karşılaştırabilirsiniz” dedi. “Böylece evrendeki herhangi bir kara deliğin ve galaksinin bugünden kozmosun başlangıcına kadar nasıl göründüğünü yeniden inşa edebiliriz.”
Simülasyonlar bir başka şaşırtıcı olguya da ışık tutuyor: Samanyolu‘nun merkezinde bulunan gibi süper kütleli kara delikler, evren sadece birkaç milyar yaşındayken, bebeklik dönemlerinde en güçlü şekilde büyüdüler, ancak takip eden süre boyunca, son 10 milyar yıl boyunca dramatik bir şekilde yavaşladılar.
Behroozi, “Bir süredir galaksilerin bu garip davranışa sahip olduklarını biliyorduk; yeni yıldız oluşturma oranlarında bir zirveye ulaşıyorlar, sonra zamanla azalıyor ve daha sonra yıldız oluşturmayı tamamen bırakıyorlar” dedi. “Şimdi, kara deliklerin de aynı şeyi yaptığını gösterebildik: ev sahibi galaksileriyle aynı zamanlarda büyüyor ve kapanıyor. Bu, galaksilerdeki kara deliklerin büyümesiyle ilgili onlarca yıllık bir hipotezi doğruluyor.”
Bununla birlikte, sonuç daha fazla soru ortaya çıkarıyor, diye ekledi. Kara delikler, içinde yaşadıkları galaksilerden çok daha küçüktür. Eğer Samanyolu Dünya‘nın boyutuna indirgenmiş olsaydı, süper kütleli kara deliği bu cümlenin sonundaki nokta kadar olurdu.
Kara deliğin büyük galaksiyle aynı zaman dilimi içinde kütlesini ikiye katlaması, çok farklı ölçeklerdeki gaz akışları arasında senkronizasyon gerektirir. Kara deliklerin bu dengeyi sağlamak için galaksilerle nasıl bir komplo kurduğu henüz anlaşılamamıştır.
Zhang, “Bence Trinity ile ilgili asıl orijinal olan şey, bize kara delikler ve galaksiler arasında ne tür bağlantıların çok çeşitli farklı veri kümeleri ve gözlemsel yöntemlerle tutarlı olduğunu bulmanın bir yolunu sağlamasıdır” dedi. “Algoritma, yapılan tüm gözlemleri yeniden üretebilen karanlık madde haleleri, galaksiler ve kara delikler arasındaki ilişkileri tam olarak seçmemizi sağlıyor. Temel olarak bize, ‘Tamam, tüm bu veriler göz önüne alındığında, galaksiler ve kara delikler arasındaki bağlantının böyle değil, böyle görünmesi gerektiğini biliyoruz’ diyor. Ve bu yaklaşım son derece güçlüdür.”
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/12/221215104726.htm
Bu yazı Astrafizik.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı sciencedaily.com sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkılarda bulunulmuştur. Bu sebeple Astrafizik.com içerik izinlerine tabidir. Astrafizik.com referans gösterilmek koşuluyla 3. tarafların kullanımına izin verilmiştir.
