İlkel kara deliklerin kanıtları gezegenlerde gizleniyor olabilir; hatta Dünya’daki gündelik nesnelerde bile.
Bir kara deliğin oluşumunu hayal edin. Muhtemelen yakıtı biten ve kendi üstüne çöken dev bir yıldız canlandırdınız kafanızda. Fakat evrenin ilk zamanlarının kaotik koşulları, ilk yıldızlardan çok önce pek çok ufak kara deliğin oluşmasına imkan sağlamış olabilir.
Bu ilkel kara delikler onlarca yıldır teorize ediliyordu. Hatta şimdiye kadar bulunamayan ve evrenin toplam kütlesinin %85’ini meydana getiren karanlık madde bile olabilirler.
Yine de şimdiye kadar hiçbir ilkel kara delik gözlenmemiş.
Şimdiyse Buffalo Üniversitesinin eş öncülüğünde yürütülen yeni araştırmada, bu cisimlerin varlığını doğrulamak için büyüklü küçüklü fikirler öne sürülüyor ve bu cisimlerin geride bıraktığı işaretlerin çok büyükten (uzaydaki içi boş küçük gezegenlerden) çok küçüğe (Dünya’da bulunan kaya, metal ve cam gibi gündelik materyallerdeki mikroskobik tünellere) kadar birçok boyutta değişiklik gösterebileceği söyleniyor.
Physics of the Dark Universe bülteninin Aralık sayısında yayımlanacak olan ve şu an internet üzerinden görülebilen kuramsal bir çalışmada, evrendeki büyük, kayalık bir cisim içerisine hapsolmuş ilkel bir kara deliğin cismin sıvı çekirdeğini tüketeceği ve içini boş bırakacağı öne sürülüyor. Alternatif olarak ise daha hızlı bir ilkel kara delik, Dünya üzerindeki materyaller de dahil olmak üzere katı maddeden geçmesi durumunda geride mikroskopla görülebilecek kadar büyük olan düz tüneller bırakabilir.
Çalışmanın eş yazarı olan ve Buffalo Üniversitesi Fen Bilimleri ve Güzel Sanatlar Fakültesinde fizik profesörü olarak görev yapan Dejan Stojkovic, “Bu işaretleri bulma şansı ufak olsa da onları aramak fazla kaynak gerektirmez” diyor. “Ayrıca potansiyel getirisi, yani ilkel bir kara deliğin ilk kanıtı muazzam olur. Alışılmışın dışında düşünmemiz gerekiyor çünkü ilkel kara delikleri bulmak için şimdiye kadar yapılanlar işe yaramadı.”
Çalışmada, gezegen benzeri içi boş bir cismin kendi üzerine çökmeden ne kadar büyüyebileceği ve ilkel bir kara deliğin Dünya’daki bir cismin içinden geçme ihtimali hesaplanmış. (İçinizden ilkel bir kara deliğin geçeceğinden endişe duyuyorsanız, duymayın. Çalışmada bunun ölümcül olmayacağına karar verilmiş.)
Tayvan Ulusal Dong Hwa Üniversitesi ve Case Western Reserve Üniversitesinde çalışan makale eş yazarı De-Chang Dai, “Bu uzun ihtimaller yüzünden binlerce, milyonlarca ve hatta milyarlarca yıl boyunca var olmuş somut işaretlere odaklandık” diyor.
Stojkovic’in çalışması ABD Ulusal Bilim Vakfınca desteklenirken, Dai’nin çalışması da Tayvan Ulusal Bilim ve Teknoloji Konseyi tarafından desteklenmiş.
İçi boş cisimler, Dünya’nın 1/10’undan daha büyük olamaz
Evren Büyük Patlama’dan sonra hızla genişlerken, uzaydaki alanlar etraflarına göre daha yoğun hale gelmiş ve bunun sonucunda çökerek ilkel kara delikleri oluşturmuşlar (PBH’ler).
PBH’ler, ömrü sona eren yıldızların daha sonradan meydana getirdiği yıldız kütleli kara deliklerden çok daha düşük kütleye sahip olsa da yoğunlukları hâlâ inanılmaz derecede yüksek olur; bir dağın kütlesinin bir atom boyutundaki alana sıkıştırılması gibi.
Önceden kuramsal solucan deliklerinin bulunabileceği yerleri öne süren Stojkovic, bir PBH’nin oluşumu sırasında veya oluştuktan sonra bir gezegenin, uydunun ya da asteroidin içerisine hapsolup hapsolamayacağını merak etmiş.
“Eğer cismin sıvı bir merkezi çekirdeği varsa, o zaman hapsolan bir PBH bu sıvı çekirdeği özümseyebilir” diyor Stojkovic. “PBH’nin yoğunluğu, dıştaki katı katmanın yoğunluğundan daha yüksek olur.”
Eğer cisme bir asteroid çarpar ve geriye içi boş bir kabuktan başka şey bırakmazsa, PBH o zaman bu cisimden kurtulabilir.
Fakat böyle bir kabuk kendini destekleyecek kadar güçlü mü olur yoksa kendi gerilimi altında mı çöker? Granit ve demir gibi doğal elementlerin kuvvetini yüzey gerilimi ve yüzey yoğunluğu ile karşılaştıran araştırmacılar, böyle içi boş bir cismin Dünya’nın yarıçapının onda birinden fazlası olamayacağını hesaplamışlar. Bu durum, cismi düzgün bir gezegenden ziyade ufak bir gezegen haline getiriyor.
“Bundan daha büyük olursa çöker” diyor Stojkovic.
Bu içi boş cisimler teleskoplarla tespit edilebilir. Bir cismin yörüngesi incelenerek kütlesi ve bu sebeple de yoğunluğu belirlenebilir.
“Eğer cismin yoğunluğu boyutu için fazla düşükse, bu içi boş olduğuna dair güzel bir işarettir” diyor Stojkovic.
Gündelik nesneler kara delik detektörleri olabilir
Çalışmada PBH’lerin, sıvı bir çekirdeği olmayan cisimlerin sadece içinden geçerek geride düz bir tünel bırakabileceği öne sürülüyor. Örneğin 10 üzeri 22 gram kütleli bir PBH (10’un yanında 22 sıfır var), geride 0,1 mikron kalınlığında bir tünel bırakır.
Metal veya başka bir maddeden oluşan büyük bir levha, söz konusu tünellerin aniden ortaya çıkmasına karşı gözlenerek etkili bir kara delik detektörü görevi görebilir. Fakat Stojkovic, mevcut tünelleri çok eski materyallerde aramanız halinde daha şanslı olacağınızı söylüyor; bunlar yüzlerce yıllık binalardan, milyarlarca yıllık kayalara kadar değişiklik gösteriyor.
Karanlık maddenin aslında PBH’lerden oluştuğu varsayılsa da araştırmacılar, bir PBH’nin bir milyar yaşındaki bir kayadan geçme ihtimalinin 0,000001 olduğunu hesaplamışlar.
“Maliyete karşılık getiriye bakmanız gerek. Bunu yapmak çok maliyetli mi? Hayır, değil” diyor Stojkovic.
Bu yüzden bir PBH’nin ömrünüz boyunca içinizden geçme ihtimali ufak. Geçse bile muhtemelen fark etmezdiniz.
İnsan dokusu, bir kayanın aksine ufak miktarda gerilime sahip. Bu yüzden PBH ile parçalanmazdı. Ayrıca bir PBH’nin kinetik enerjisi devasa olsa bile bir çarpışma sırasında bu enerjiyi fazla çıkaramazdı çünkü çok hızlı hareket ediyor.
“Bir mermi bir ortamda sesten daha hızlı hareket ediyorsa, ortamın moleküler yapısının yanıt verecek zamanı olmaz” diyor Stojkovic. “Bir kayayı bir pencereden fırlatırsanız kaya muhtemelen parçalanacaktır. Bir pencereye tabanca ile ateş ederseniz pencerede sadece bir delik bırakır.”
Yeni kuramsal çerçeveler gerekiyor
Stojkovic, bunun gibi kuramsal çalışmaların çok önemli olduğunu söylüyor ve bir zamanlar mantıksız görünen pek çok fiziksel kavramın artık muhtemel görüldüğünü belirtiyor.
Stojkovic, bu alanın şu an bazı ciddi problemlerle karşı karşıya olduğunu ve karanlık maddenin de bunlardan biri olduğunu ekliyor. Gerçekleşen son büyük devrimler (kuantum mekaniği ve genel görelilik) yüz yaşında.
“Gezegendeki en zeki insanlar bu problemler üzerinde 80 yıldır çalışıyor ve henüz çözüme ulaşamadılar” diyor. “Mevcut modellerin doğrudan bir uzantısına ihtiyacımız yok. Muhtemelen tümüyle yeni bir çerçeve gerekiyor.”
Yazar: Tom Dinki/Buffalo Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
