Sonunda Stephen Hawking’in en uzak fikirlerinden birini test edebiliriz.
Yeni araştırmalara göre, yakında Stephen Hawking’in en tartışmalı teorilerinden birini test edebileceğiz. 1970’lerde Hawking, evrendeki çoğu maddeyi oluşturan görünmez madde olan karanlık maddenin, Büyük Patlama’nın ilk anlarında oluşan kara deliklerden yapılmış olabileceğini öne sürdü. Şimdi, üç gökbilimci, yalnızca karanlık maddenin varlığını değil, aynı zamanda evrendeki en büyük kara deliklerin görünümünü de açıklayan bir teori geliştirdi. “Bu fikir hakkında kişisel olarak çok heyecan verici bulduğum şey, üzerinde çalıştığım iki gerçekten zorlu sorunu -karanlık maddenin doğasını ve kara deliklerin oluşumunu ve büyümesini araştırmayı- zarif bir şekilde birleştirmesi ve onları tek bir hamlede çözmesi. Yale Üniversitesi’nde astrofizikçi olan Priyamvada Natarajan, yaptığı açıklamada,” dedi. Dahası, birkaç yeni araç – henüz fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu dahil – Hawking’in ünlü fikrini nihayet değerlendirmek için gereken verileri üretebilir.
Başından beri kara delikler
Karanlık madde, evrendeki tüm maddenin %80’inden fazlasını oluşturur, ancak ışıkla hiçbir şekilde doğrudan etkileşime girmez. Galaksiler içindeki yerçekimini etkileyerek, kütlesel olarak etrafta yüzer.
Bu anlaşılması zor şeylerden kara deliklerin sorumlu olabileceğini düşünmek cezbedici. Ne de olsa kara delikler karanlıktır, bu nedenle bir galaksiyi kara deliklerle doldurmak, karanlık maddeyle ilgili tüm gözlemleri teorik olarak açıklayabilir.
Ne yazık ki, modern evrende, kara delikler ancak büyük yıldızlar öldükten sonra oluşur ve ardından kendi yerçekimlerinin ağırlığı altında çöker. Bu yüzden kara delikler yapmak için çok sayıda yıldız gerekir – bu da bir sürü normal madde gerektirir. Bilim adamları, ilk hidrojen ve helyumun oluştuğu erken evrenin hesaplamalarından evrende ne kadar normal madde olduğunu bilirler. Ve tüm karanlık madde astronomlarının gözlemlemesine yetecek kadar normal madde yok.
uyuyan devler
Hawking burada devreye girdi. 1971’de, Big Bang’in ilk anlarının kaotik ortamında karadeliklerin oluştuğunu öne sürdü. Orada, madde cepleri, ilk yıldızlar parıldamadan çok önce, kozmosu onlarla doldurarak, kara delikler oluşturmak için gereken yoğunluklara kendiliğinden ulaşabilirdi. Hawking, bu “ilkel” kara deliklerin karanlık maddeden sorumlu olabileceğini öne sürdü. Fikir ilginç olsa da, çoğu astrofizikçi bunun yerine karanlık maddeyi açıklamak için yeni bir atom altı parçacık bulmaya odaklandı.
Dahası, ilkel kara delik oluşum modelleri gözlemsel sorunlarla karşılaştı. Erken evrende çok fazla sayıda oluşmuşsa, kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak bilinen erken evrenden kalan radyasyonun resmini değiştirdiler. Bu, teorinin yalnızca antik kara deliklerin sayısı ve boyutu oldukça sınırlı olduğunda işe yaradığı veya SPK ölçümleriyle çelişeceği anlamına geliyordu. .
Bu fikir, Lazer İnterferometre Yerçekimi-Dalga Gözlemevi’nin ilk çarpışan kara delik çiftini bulduğu 2015 yılında yeniden canlandı. İki kara delik beklenenden çok daha büyüktü ve büyük kütlelerini açıklamanın bir yolu, ölmekte olan yıldızların kalplerinde değil, erken evrende oluştuklarını söylemekti.
Basit bir çözüm
En son araştırmada, Miami Üniversitesi’nden Natarajan, Nico Cappelluti ve Avrupa Uzay Ajansı’ndan Günther Hasinger, ilkel kara delikler teorisine derinlemesine dalarak, bunların karanlık maddeyi nasıl açıklayabileceklerini ve muhtemelen diğer kozmolojik zorlukları nasıl çözebileceklerini araştırdılar.
Mevcut gözlemsel testleri geçmek için, ilkel karadeliklerin belirli bir kütle aralığında olması gerekir. Yeni çalışmada araştırmacılar, ilkel kara deliklerin kütlesinin güneşin kütlesinin yaklaşık 1,4 katı olduğunu varsaydılar. Tüm karanlık maddeyi bu oldukça hafif kara deliklerle değiştiren bir evren modeli oluşturdular ve ardından modeli doğrulayabilecek (veya ekarte edebilecek) gözlemsel ipuçları aradılar.
Ekip, ilkel kara deliklerin ilk yıldızları, ilk galaksileri ve ilk süper kütleli kara delikleri (SMBH’ler) tohumlayarak evrende önemli bir rol oynayabileceğini buldu. Gözlemler, yıldızların, galaksilerin ve SMBH’lerin kozmolojik tarihte çok hızlı bir şekilde ortaya çıktığını, belki de günümüz evreninde gözlemlediğimiz oluşum ve büyüme süreçleri tarafından açıklanamayacak kadar hızlı bir şekilde ortaya çıktığını göstermektedir.
Natarajan, “Eğer varlarsa, ilkel kara delikler, Samanyolu’nun merkezindeki de dahil olmak üzere tüm süper kütleli kara deliklerin oluştuğu tohumlar olabilir,” dedi.
Ve teori basittir ve karanlık maddeyi açıklamak için bir hayvanat bahçesi yeni parçacık gerektirmez.
Cappelluti yaptığı açıklamada, “Çalışmamız, yeni parçacıkları veya yeni fiziği tanıtmadan, karanlık maddenin doğasından süper kütleli kara deliklerin kökenine kadar modern kozmolojinin gizemlerini çözebileceğimizi gösteriyor” dedi.
Şimdiye kadar bu fikir sadece bir model, ama bir