Kara Delikler Aslında Karanlık Madde Olabilir

Evrenin nasıl meydana geldiğine yönelik alternatif bir model öne süren astrofizikçiler, iğne ucu kadar ufak olanlardan milyarlarca kilometreyi kaplayanlara kadar tüm kara deliklerin Büyük Patlama’dan sonra aniden oluştuğunu ve karanlık maddenin tamamından sorumlu olduklarını ileri sürüyor.

Miami Üniversitesi, Yale Üniversitesi ve Avrupa Uzay Ajansında çalışan asrofizikçilerin yeni çalışmasında, kara deliklerin evrenin başlangıcından beri var oldukları ve en eski kara deliklerin ise henüz açıklanmamış karanlık maddeler olabileceği öne sürülüyor. Üç gün sonra fırlatılması beklenen James Webb Uzay Teleskobu’nun topladığı veriler araştırmacıları haklı çıkarırsa, iki kozmik gizemin; karanlık madde ve kara deliklerin kökeni ve tabiatına yönelik bilimsel anlayış dönüşüm geçirebilir.

Miami Üniversitesinde yardımcı fizik profesörü ve The Astrpohysical Journal bülteninde yayımlanması planlanan çalışmanın birinci yazarı olan Nico Cappelluti şöyle aktarıyor: “Çalışmamızda, bilinmeyen parçacıklar yerine kara deliklerin meydana getirdiği karanlık madde Stephen Hawking’in 1970’lerde öne sürdüğü gibi Büyük Patlama sırasında oluştuysa, evrenin ilk zamanlarda nasıl görüneceği tahmin ediliyor.”

Yale’de başladığı araştırmayı bu yıl Yale Gökbilim ve Astrofizik Merkezi Doktora Sonrası Araştırma Görevlisi Ödülü ile genişleten Cappelluti, “Bu durum, bazı önemli sonuçlar doğurur” diye devam ediyor. “İlk olarak, karanlık maddeyi açıklamak için yeni fizik kanunlarına ihtiyaç duymayız. Dahası; çağdaş astrofiziğin en zorlu sorularından birine cevap bulmamıza da yardımcı olur. Bu soru, evrenin ilk zamanlarındaki süperkütleli kara deliklerin nasıl bu kadar hızlı büyüdüğü sorusu. Günümüz evreninde gözlemlediğimiz işleyişler göz önüne alındığında, yeterli zamanları olmadığı görülüyor. Ayrıca uzun zamandır süregelen, ‘Bir galaksinin kütlesi neden hep merkezindeki süperkütleli kara deliğin ağırlığıyla orantılı?’ sorusu da cevap bulmuş olur.”

Hiç doğrudan gözlemlenmeyen karanlık maddenin, evrendeki maddenin büyük bir kısmını meydana getirdiği ve galaksilerin oluşup gelişmesini sağlayan yapı iskelesi görevi gördüğü düşünülüyor. Diğer taraftan çoğu galaksinin merkezinde bulunabilen kara delikler ise gözlemlenmiş. Uzaydaki maddenin çok yoğun şekilde sıkıştığı bir noktada, güçlü bir kütleçekim oluşturuyorlar.

Yale Üniversitesinde gökbilim ve fizik profesörü olan Priyamvada Natarajan ile Avrupa Uzay Ajansının (ESA) bilim direktörü olan Günther Hasinger’in eş yazarlığını yaptığı yeni çalışmada, tüm boyutlardaki ilkel kara deliklerin evrendeki karanlık maddenin tamamından sorumlu olduğu öne sürülüyor.

“Farklı boyutlardaki kara delikler halen bir gizem” diye açıklıyor Hasinger. “Süperkütleli kara deliklerin, evrenin başlangıcından beri geçen bu nispeten kısa zamanda nasıl bu kadar dev boyutlara ulaşabildiklerini anlayamıyoruz.”

Bilim insanlarının yeni modeli, ilk defa Hawking ve meslektaşı fizikçi Bernard Carr tarafından öne sürülen bir kuramın biraz değiştirilmiş hali. Hawking ve Carr, Büyük Patlama’dan sonraki ilk anlarda evrenin yoğunluğunda meydana gelen ufak dalgalanmaların, fazladan kütle barındıran “yumrulu” bölgelere sahip dalgalı bir manzara meydana getirmiş olabileceğini iddia etmiş. Bu yumrulu alanlar çökerek kara delikleri oluşturmuş.

Kuram ilgi çekmemiş olsa da; Cappelluti, Natarajan ve Hasinger, hafif düzenlemelerle kuramın geçerli hale getirilebileceğini öneriyor. Araştırmacıların modeli, evrenin erken dönemlerindeki ilk yıldız ve galaksilerin kara deliklerin etrafında oluştuğunu gösteriyor. Bilim insanları ayrıca ilkel kara deliklerin, yakın çevrelerinde bulunan gaz ve yıldızlardan beslenerek ya da diğer kara deliklerle birleşerek büyüyüp süperkütleli kara deliklere dönüşebileceğini ileri sürüyor.

“İlkel kara delikler eğer mevcut ise, Samanyolu Galaksisi’nin merkezindeki de dahil olmak üzere bütün süperkütleli kara deliklerin oluştuğu tohumlar olabilir” diyor Natarajan. “Bu görüşte beni en çok heyecanlandıran nokta, üzerinde çalıştığım ve cidden zorlu olan iki problemi; yani karanlık maddenin doğası ile kara deliklerin oluşumu ve büyümesini şık biçimde birleştirip bunları tek kalemde çözüyor olması.”

İlkel kara delikler, bir diğer kozmolojik bulmacayı da çözüme kavuşturabilir: X-ışını radyasyonuyla uyumlu olan ve evrene dağılmış uzak, sönük kaynaklardan tespit edilen kızılötesi radyasyon fazlalığını… Çalışmanın yazarları, büyüyen ilkel kara deliklerin de “tamamen” aynı radyasyon imzasını taşıyacağını söylüyor.

Ayrıca en güzeli de, ilkel kara deliklerin mevcudiyetinin yakın gelecekte Webb teleskobu ve ESA’nın öncülüğünde 2030’lu yıllarda gerçekleştirilmesi planlanan Lazer Girişim Ölçer Uzay Anteni (LISA) göreviyle kanıtlanacak (ya da çürütülecek) olması. James Webb Teleskobu, yıl sonundan önce Fransız Guyanası’ndan fırlatılacak.

NASA, ESA ve Kanada Uzay Ajansı tarafından Hubble Uzay Teleskobu’nun halefi olmak üzere geliştirilen Webb, 13 milyar ışık yılından öncesine bakabilecek. Eğer karanlık madde ilkel kara deliklerden meydana geldiyse, evrenin erken dönemlerinde ilkel kara deliklerin etrafında daha fazla yıldız ve galaksi oluşmuş olmalı. Bunlar, bu kozmik zaman makinesinin tam da görebilecek olduğu şeyler.

“Eğer ilk yıldızlar ve galaksiler sözümona ‘karanlık çağlarda’ zaten oluştuysa, Webb bunların kanıtlarını görebilmesi gerekir” diyor Hasinger.

Bu sırada LISA da, ilkel kara deliklerin ilk zamanlardaki birleşmelerinden çıkan kütleçekim dalgası sinyallerini toplayabilecek.

Kaynak: Miami Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.