Kara delikler ikiye bölünebilir mi? Yeni teorik çalışma

Kara delikleri genellikle tek başına uzayda sürüklenen ya da bir galaksinin kalabalık merkezinde bekleyen cisimler olarak düşünürüz. Zaman zaman çarpışıp birleştikleri, sonuçta daha kütleli bir kara delik oluşturdukları da biliniyor. Peki bunun tersi mümkün mü? Tek bir kara delik, iki ya da daha fazla küçük kara deliğe ayrılabilir mi? Güney Danimarka Üniversitesi'nden bir ekip, bu soruyu teorik düzeyde inceledi. Çalışma, hakemli dergi Physical Review D'de 22 Ekim 2026'da yayımlandı.

Bölünmeyi engelleyen şey: entropi

Araştırmacılara göre çoğu koşulda bir kara deliğin bölünmesi beklenmiyor. Bunun nedeni entropi. Fizikçiler entropiyi, aynı genel durumu veren mikroskobik düzenlemelerin sayısıyla ilişkili bir nicelik olarak tanımlıyor. Basitçe söylemek gerekirse entropi, hangi değişimlerin kendiliğinden gerçekleşebileceğini, hangilerinin enerji ya da termodinamik açıdan elverişsiz olduğunu anlamamıza yardım ediyor.

Dönmeyen bir kara delik iki küçük kara deliğe ayrılsaydı, sistemin toplam entropisi azalırdı. Termodinamiğin ikinci yasası ise yalıtılmış bir sistemin entropisinin kendiliğinden gerçekleşen bir süreçte azalamayacağını söylüyor. Yani bu tür bir bölünme temel bir fizik yasasına ters düşerdi.

Dönme durumu değiştirebilir

Dönme ise tabloyu farklılaştırabilir. Hızla dönen bir kara delik, dönüşüyle bağlantılı bir enerji taşır ve bu enerji bölünmenin koşullarını etkiler. Kuramsal olarak uygun koşullarda tek bir kara delik, iki ya da daha fazla küçük kara deliğe dallanabilir. Bilim insanları bu şekil değişimini “pantolon topolojisi” diye adlandırıyor: Üstte tek bir açıklık, altta iki paça düşünün. Bu benzetmede ilk kara delik, birbirinden ayrı iki kara deliğe yol açıyor.

Ancak bir şart var: Yeni oluşan kara deliklerin yeniden birbirine düşmek yerine birbirinden uzaklaşabilmesi gerekiyor. Çalışmanın ortak yazarlarından Francesco Sannino, bu koşul eklendiğinde imkânın büyük ölçüde yeniden kapandığını söylüyor; istisna olarak yalnızca olabilecek en yüksek hızına yakın dönen kara delikleri işaret ediyor. Şimdiye dek doğada böyle bir bölünmenin gerçekleştiğine dair kanıt yok, gökbilimciler de bölünmüş olduğu izlenimini veren bir kara delik bulmuş değil.

Ek boyutlar ve egzotik senaryolar

Ekip daha egzotik olasılıkları da ele aldı. Bazı kuramlar, evrenin bildiğimiz üç uzamsal boyutun ötesinde ek boyutlara sahip olduğunu öne sürüyor. Bu boyutlar varsa kara delikler beklenmedik biçimde davranabilir. Yüksek boyutlu modellerde bazı kara delikler kararsızlaşıp parçalanmaya başlayabiliyor. Araştırmacılar bu modellerde bölünmenin çok daha olası hale gelebildiğini, toplam entropinin azalmak yerine artabildiğini ve bölünmenin termodinamik açıdan elverişli olabileceğini buldu. Bunlar şimdilik tamamen kuramsal.

Sannino, bir kara deliğin bölünmesi için tek bir olasılık verilemeyeceğini belirtiyor. Sonucun, kütleçekimin Einstein'ın kuramının ötesinde nasıl davrandığına bağlı olduğunu, ekibin bunu nicelleştirmeye çalıştığını anlatıyor. Büyük Patlama'dan hemen sonra oluştuğu varsayılan küçük ve varsayımsal ilkel kara deliklerin, çok daha büyük astrofiziksel kara deliklere göre bölünmeye daha yatkın olmasını bekliyorlar.

Arka plan

Kara delikler, kütleçekimin ışığın bile kaçamayacağı kadar güçlü olduğu bölgelerdir. Büyük yıldızların yaşamlarının sonunda çökmesiyle ya da başka süreçlerle oluşabilirler. Çift kara deliklerin birleşmesi, kütleçekim dalgaları sayesinde gözlenebiliyor ve bu gözlemler astrofiziğin en canlı alanlarından birine dönüştü. Birleşmenin tersini düşünmek bu yüzden doğal bir merak konusu.

Kara deliklerin entropiyle ilişkisi de fizikte uzun süredir tartışılan bir başlık. Kara delikler kütleçekim, kuantum kuramı ve termodinamiğin kesiştiği yerde durduğu için, bu alandaki her teorik çalışma birkaç temel kuramı aynı anda sınamış oluyor. Bölünme senaryosu da bu kesişimde, yani Einstein'ın kuramının yetersiz kalabileceği bölgelerde anlam kazanıyor.

Neden önemli?

Çalışma, bir kara deliğin bölünmesinin yaygın bir olay olmadığını, ama tamamen dışlanamayacağını gösteriyor. Asıl değeri, hangi koşulların gerektiğini ortaya koyması: aşırı hızlı dönüş, ek boyutlar ve Einstein'ın ötesindeki kütleçekim modelleri. Bu koşullardan biri gözlemlerle desteklenirse, evrenin temel yapısı hakkında yeni ipuçları elde edilebilir.

Ekip, olası bir bölünmenin dolaylı yoldan saptanabileceğini söylüyor. Fermi-LAT gibi gama ışını teleskopları, birleşmeler sırasında oluşabilecek minik kara delik parçalarından gelen sinyalleri arayabilir. Şimdilik elde bir gözlem yok; yine de teori, nerede aranması gerektiğine dair bir yol haritası sunuyor.