- 24 Mayıs 2009
- 17.277
- 20.249
- 2.643
Evrenin ilk kara deliklerinin, Büyük Patlama’dan yalnızca bir saniye sonra oluşmuş olabileceğini öne süren yeni model, erken evrenin bilinmeyen dönemine ışık tutuyor.
Yeni bir kozmoloji modeli, evrendeki ilk kara delik oluşumlarının, Büyük Patlama’dan yalnızca bir saniye sonra ortaya çıkmış olabileceğini öne sürüyor.
Physical Review D dergisinde yayımlanan çalışmaya göre bu erken evrede yalnızca kara delikler değil, aynı zamanda “bozon yıldızları” ve madde–karşı madde yok oluşu ile enerji üreten “yamyam yıldızlar” da kısa süreli olarak varlık göstermiş olabilir. Bu süreçlerin, atomların bile henüz oluşmadığı bir dönemde gerçekleştiği belirtiliyor.
Model, bazı mevcut kuramsal yaklaşımlar gibi evrenin başlangıç öyküsünde “Erken Madde Hakimiyetli Evre” (Early Matter-Dominated Era – EMDE) adı verilen bir dönem bulunduğu varsayımına dayanıyor. Buna göre, Büyük Patlama sonrası şişme (enflasyon) döneminde ortaya çıkan çok sıcak parçacıklar zamanla soğuyor ve yaydıkları enerji artık kütlelerini aşmıyor. Bu noktada evrende, enerjiden çok madde yoğunluğu baskın hâle geliyor.
İtalya’daki International School for Advanced Studies bünyesinden Dr. Pranjal Ralegankar, Dr. Daniele Perri ve Dr. Takeshi Kobayashi, EMDE koşullarında parçacıkların nasıl etkileşeceğini inceledi.
O dönemde hangi tür parçacıkların egemen olduğu kesin olarak bilinmese de bilim insanları, bu koşullarda ortaya çıkabilecek yapıları istatistiksel ve kuramsal modeller üzerinden test etti. Sonuçlar, gözlem imkânı bulunmayan bu çok erken evrenin beklenenden daha karmaşık bir yapı sergilemiş olabileceğini gösteriyor.
Evrenin İlk Kara Deliklerini Anlamak için Modeller Geliştirildi
Evrenin ilk dönemlerini doğrudan gözlemlemek mümkün olmasa da fizikçiler, belirli evreler için görece sağlam modeller geliştirmiş durumda. Buna karşın, kozmik şişme ile hidrojen ve helyumun çekirdek sentezi (nükleosentez) arasında kalan zaman aralığı görece az anlaşılmış bir dönem olarak öne çıkıyor.
Araştırmacılar makalelerinde, “Bu aralıkta geçici bir süre için maddenin evrene hakim olması, enerjinin (karanlık enerji dahil) baskın olduğu dönemlere kıyasla ilgi çekici bir olasılıktır,” değerlendirmesini yapıyor. Bu varsayıma göre EMDE sırasında, gökada oluşumlarının çok küçük ölçekli karşılıkları olan madde yoğunlaşmaları (haloları) ortaya çıkıyor.
Bu haloların kütleleri günümüz ölçütlerine göre küçük (Dünya’nın kütlesinin yaklaşık iki katından az) olsa da, o dönemde evren çok daha sıkışık olduğu için bu kütle son derece yoğun bir hacimde toplanmış durumda.
Halolardan Kara Deliklere Giden Yol
Modelde, bu madde haloları içindeki parçacıkların birbirleriyle etkileşime girebildiği varsayılıyor. Bu durumda, parçacıklar birleşerek kompakt cisimler oluşturabiliyor; madde yoğunluğunun yeterince artması hâlinde ise uzay-zamanı bükerek kara deliklerin oluşumuna yol açıyor. Halo kütleleri gezegen ölçeğinde olduğu için, ortaya çıkan ilk kara deliklerin kütlelerinin de asteroit büyüklüğünde olabileceği belirtiliyor.
Her bir kara delik görece küçük olsa da, EMDE sırasında bu türden çok sayıda cisim oluşmuş olması mümkün. Yazarlar, bu durumda bu ilksel kara deliklerin, gökbilimcilerin uzun süredir doğrudan tespit edemedikleri karanlık madde için bir aday oluşturabileceğini öne sürüyor.
Araştırmada, bu küçük kara deliklerin gezegenlerle çarpışma olasılığı gibi güvenlik boyutları ayrıntılı biçimde tartışılmıyor. Ancak daha küçük kütleli kara deliklerin Hawking Radyasyonu yoluyla buharlaşabileceğine dikkat çekiliyor. Buna göre bu ilksel kara deliklerin önemli bir kısmı, evrenin hidrojen ve helyumu oluşturduğu nükleosentez evresinden bile önce, saniyeler ya da dakikalar içerisinde yok olmuş olabilir.
Bozon Yıldızları: Erken Evrenin Egzotik Işıkları
Günümüzde kara delikler, gölgelerinin görüntülenmesi ve birleşmelerinin yarattığı kütleçekim dalgalarının tespiti sayesinde geniş bir kitle tarafından bilinir hâle geldi. Buna karşın, kuramsal astrofizikte öne sürülen “bozon yıldızları” nispeten daha az tanınıyor.
Bozon yıldızları, spin 0 veya spin 1 taşıyan parçacıklardan oluştuğu varsayılan, tamamen kuramsal gökcisimleri olarak tanımlanıyor. Araştırmaya göre eğer EMDE modeli doğruysa bu bozon yıldızları, evrenin ilk anlarında kısa süreli parlaklıklar üretmiş, ardından ek ilksel kara delik oluşumlarına çökerek katkıda bulunmuş olabilir.
Yamyam Yıldızlar: Füzyon Değil, Madde–Karşı Madde Yok Oluşu
Çalışmada ele alınan bir diğer egzotik gökcismi türü de “yamyam yıldızlar” olarak adlandırılıyor. İsim, başka yıldızları yutan büyük kütleli yıldızları çağrıştırsa da burada kastedilen farklı bir süreç. Yamyam yıldızlar, enerji üretimini nükleer füzyondan değil, madde ve karşı maddenin yok olması (anihilasyon) sürecinden sağlıyor.
Bu yok oluş işlemi, füzyona kıyasla çok daha verimli; çünkü füzyonda maddenin yalnızca küçük bir kısmı enerjiye dönüşürken, anihilasyonda maddenin tamamı enerjiye çevrilebiliyor. Teorik olarak bu, yamyam yıldızların çok daha güçlü ışınım yapabilme potansiyeline sahip olduğu anlamına geliyor.
Bununla birlikte araştırmacılar, çevresindeki madde halosunun bu yıldızları beslemesi durumunda kütlenin kritik bir eşiği aşarak yeniden kara delik oluşumuna yol açacağını öngörüyor. Yani yamyam yıldızlar da, tıpkı bozon yıldızları gibi, evrenin çok erken döneminde ilksel kara delik stokuna katkı yapan ara aşamalar olarak rol oynamış olabilir.
Yazarlar, yamyam yıldızların yaydığı ısının, çevreden madde çekilmesini sınırlayarak çöküşü geciktirmiş ya da önlemiş olabileceğini de bir olasılık olarak not ediyor. Yine de modelde, erken evrende bu yazgıdan tümüyle kaçabilen gökcisimlerinin sayısının oldukça sınırlı göründüğü vurgulanıyor.
Bu kuramsal çalışma, evrenin ilk saniyelerinde kara delik oluşumları, bozon yıldızları ve yamyam yıldızlar gibi egzotik yapılarla dolu, son derece dinamik bir tablo ortaya koyuyor. Model doğrulanırsa, karanlık maddenin doğası ve ilksel kara deliklerin kökeni hakkında önemli ipuçları sunabilir.
