Paul Sutter
Kainatta bulunan en büyük kara delikler, kozmos çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken, şaşırtan derecede hızlı bir halde oluştu. Bu olay o kadar erken gerçekleşti ki, bu kara delikler, kimi teorilerin savunduğu üzere, büyük yıldızların patlamasıyla oluşmamış, bundan çok Büyük Patlama’nın daha birinci saniyesinde meydana gelmiş olabilirler.
Astrofizikçilerden oluşan bir takım, bu ihtimali bir imtihana tabi tutmak için radikal bir fikir ortaya attı: Bu devasa kara deliklerin etrafında bulunan elementler, kozmik ortalamadan epeyce küçük bir biçimde farklı ve genç cihanın kalıntılarına dair bir anıyı içlerinde saklıyor olabilirler.
BAŞARISIZ OLMAK İÇİN ÇOK BÜYÜK
İsminden da anlaşılacağı üzere, ‘süper kütleli kara delikler’ (SKKD’ler) devasa boyutlardadırlar. En küçük olanları Güneş’ten milyonlarca kat daha büyük ve -devasa galaksilerin merkezlerinde bulunan- en büyükleri yüz milyarlarca Güneş kütlesine sahiptir. Günümüzün cihanında bu biçimdesine devasa kara delikler bulmak o derece şaşırtan değildir; çünkü bu kara delikler gaz ve toz (ve öteki kara delikler) ile beslenerek milyarlarca yıl geçirmiş olmalılar.
Buna rağmen, son senelerda gökbilimciler ilkel kainatta oluşan SKKD’leri saptamaya başladılar. Daha şimdiden, cihan çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken mevcut olan 200’den çok SKKD’den ve cihan 700 milyon yaşından daha gençken oluşan bir SKKD’den haberdarız.
Bu durum, büyük bir süratle meydana geldikleri manasına gelir. Çok süratli halde. İçinde bulunduğumuz çağda, kara deliklerin nasıl meydana geldiğini anlıyoruz. Dev bir yıldız ölünce, arkasında Güneş’in sahip olduğu kütlenin birkaç düzine katı kadar büyüklükte bir kara delik bırakır. Bu kara delik ise etrafında bulunan materyalle beslenir, öbür kara delikleri bulur, onlarla birleşir ve şayet biraz şanslıysa en nihayetinde harika kütleli bir yapıya dönüşür.
Asıl sorun, bu kademelerin vakte muhtaçlık duymasıdır. Cihan çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken birinci yıldızlar ve galaksiler daha yeni oluşmaya başlamıştı. SKKD’lerin gereken dar vakit zarfında oluşması durumu, günümüzde bilinen astrofiziksel süreçlerin limitlerini zorluyor.
İLKEL BİR KÖKEN
Şu durumda, tahminen de kainattaki SKKD’ler yıldızların mevti ve değişmez bir gaz diyeti üzere olağan astrofiziksel süreçlerden daha sonra ortaya çıkmamıştır. Ya da tahminen bu dev kara delikler, Büyük Patlama’nın büyük değer taşıyan birinci anlarında meydana gelmiştir.
İlkel cihan, aşırılıklar barındıran bir yerdi. Yoğunluk ve basınç, tabiatın temel kuvvetlerini birleşik alanlarda kaynaştırabilecek oranda yüksekti. Cihan, birinci birkaç saniye boyunca, proton ve nötronların parçalanmadan evvel katılaşması için bile çok derecede sıcaktı. Bu karışıklıkla dolu vakit içinderda, çok yoğunluk zıtlıklarının bir anda ortaya çıkması olası olabilirdi. Ve çok yoğunluk zıtlıklarının bulunduğu -oldukca fazla kütlenin fazlaca küçük bir hacme sıkıştığı- yerlerde kara delikler meydana gelebilir.
Bunlar, büyük ihtimalle Büyük Patlama’daki egzotik etkileşimler aracılığıyla meydana gelmiş olabileceği düşünülen ilkel kara deliklerdir. Gökbilimciler, bilhassa de ‘kozmik mikrodalga art planı’, yani cihanın 380 bin yaşında olduğu vakitten arta kalan ışık üzere araştırmalar aracılığıyla bunları aramak için onlarca yıllarını harcadılar. Bu arayışların tamamı da boşa gitti ve ilkel kara deliklerin oluşumlarıyla ilgili neredeyse tüm modelleri geçersiz kıldı.
Buradaki kıymetli söz “neredeyse”. İlkel kara deliklerin bir tipi potansiyel olarak müşahede yapılmasına imkan sağlar: Bunlar, Büyük Patlama’nın birinci saniyesi ortasında oluşan ve Güneş’in kütlesinin yaklaşık 100 bin katı büyüklüğünde olan kara deliklerdir. Bu çeşit kara delikler, genç kozmosta gözlemlediğimiz SKKD’ler haline gelinceye dek birbirlerini yiyip bitirerek etraflarındaki rastgele bir maddeyi acilen yutmaktaydılar. Pekala lakin astrofiziksel ve ilkel dev kara deliklerin içindeki farkı nasıl anlayabiliriz?
Astrofizikçilerden oluşan bir grubun, ön baskı sunucusu Arxiv sitesinde yayınladığı bir makalede önerdiği yanıt, kara deliklere hakikaten de hayli keskin bir halde bakmak.
İşin püf noktası, ilkel kara deliklerin bebek kozmosta uslu uslu oturup kendi işlerine bakmamış olmaları; etraflarıyla etkileşime girdiler ve onu etkilediler. bir epeyce modeli bu türlü saf dışı bırakabiliriz; çünkü onlar Büyük Patlama’nın sıcak plazmasını o kadar bozarlardı ki yaptığımız müşahedeleri çarpıtırlardı.
Güneş’in 100 bin katı kütleye sahip ilkel kara deliklerinse, ironik halde hayli daha ince bir tesiri olacaktır. İlkel cihanın içerdiği fiziği önemli biçimde bozacak kadar kâfi sayıda bulunmayacaklardı; bundan dolayı, büyük oranda tespit edilmeden varlıklarını sürdüreceklerdi. Buna rağmen, oluşumlarından yalnızca birkaç dakika daha sonra büyük değer taşıyan bir vakit gelecekti: ‘Nükleosentez dönemi’, yani Büyük Patlama’nın sıcak ve ağır çorbasından birinci yavaşça elementlerinin oluştuğu basamak.
Fizikçiler bu devri gereğince güzel anlıyorlar zira nükleer reaktörler ve atom bombaları da tıpkı fizik çeşitlerini takip ediyor. İlkel kara delikler bu süreci tam olarak bozmayacak, hidrojen ve helyum ölçüsünü cihan genelinde büyük oranda tıpkı bırakacak fakat etraflarını etkileyeceklerdi. Çok kütle çekimi yüzünden nükleer süreçler kara deliklerin yakınlarında değişime uğrayacak ve ortaya çıkan element karışımını biraz değiştirecekti.
Şayet bu kara deliklerin etrafını saran gaz o devrin anısını koruyabilseydi, SKKD’lerin etrafında gözlemlediğimiz gereçler, kozmik ortalamadan daha öteki bir bileşime sahip olurdu. Yeni makalenin müellifleri, örnek olarak, ilkel kara deliklerin helyum ölçüsünü yaklaşık yüzde 10 artırabileceklerini ve lityum ölçüsünü yaklaşık yüzde 10 oranında tüketebileceklerini ortaya çıkardılar.
Muharrirler, ortadaki bu farkı gözlemlemenin epey güç olacağını kabul etmekle birlikte, NASA’nın yakında nazaranve başlayacak olan James Webb Uzay Teleskobu üzere araçların bu misyona uygun olabileceğinin altını çiziyorlar. Bu temel parmak izini gözlemlemek, yalnızca SKKD’lerin kökenlerini açığa çıkarmakla kalmaz, bununla birlikte gökbilimcilere Büyük Patlama’nın birinci anlarına gibisi olmayan pahada bir pencere açabilir.
Yazının özgünü Space sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)
Kainatta bulunan en büyük kara delikler, kozmos çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken, şaşırtan derecede hızlı bir halde oluştu. Bu olay o kadar erken gerçekleşti ki, bu kara delikler, kimi teorilerin savunduğu üzere, büyük yıldızların patlamasıyla oluşmamış, bundan çok Büyük Patlama’nın daha birinci saniyesinde meydana gelmiş olabilirler.
Astrofizikçilerden oluşan bir takım, bu ihtimali bir imtihana tabi tutmak için radikal bir fikir ortaya attı: Bu devasa kara deliklerin etrafında bulunan elementler, kozmik ortalamadan epeyce küçük bir biçimde farklı ve genç cihanın kalıntılarına dair bir anıyı içlerinde saklıyor olabilirler.
BAŞARISIZ OLMAK İÇİN ÇOK BÜYÜK
İsminden da anlaşılacağı üzere, ‘süper kütleli kara delikler’ (SKKD’ler) devasa boyutlardadırlar. En küçük olanları Güneş’ten milyonlarca kat daha büyük ve -devasa galaksilerin merkezlerinde bulunan- en büyükleri yüz milyarlarca Güneş kütlesine sahiptir. Günümüzün cihanında bu biçimdesine devasa kara delikler bulmak o derece şaşırtan değildir; çünkü bu kara delikler gaz ve toz (ve öteki kara delikler) ile beslenerek milyarlarca yıl geçirmiş olmalılar.
Buna rağmen, son senelerda gökbilimciler ilkel kainatta oluşan SKKD’leri saptamaya başladılar. Daha şimdiden, cihan çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken mevcut olan 200’den çok SKKD’den ve cihan 700 milyon yaşından daha gençken oluşan bir SKKD’den haberdarız.
Bu durum, büyük bir süratle meydana geldikleri manasına gelir. Çok süratli halde. İçinde bulunduğumuz çağda, kara deliklerin nasıl meydana geldiğini anlıyoruz. Dev bir yıldız ölünce, arkasında Güneş’in sahip olduğu kütlenin birkaç düzine katı kadar büyüklükte bir kara delik bırakır. Bu kara delik ise etrafında bulunan materyalle beslenir, öbür kara delikleri bulur, onlarla birleşir ve şayet biraz şanslıysa en nihayetinde harika kütleli bir yapıya dönüşür.
Asıl sorun, bu kademelerin vakte muhtaçlık duymasıdır. Cihan çabucak hemen bir milyar yaşından daha gençken birinci yıldızlar ve galaksiler daha yeni oluşmaya başlamıştı. SKKD’lerin gereken dar vakit zarfında oluşması durumu, günümüzde bilinen astrofiziksel süreçlerin limitlerini zorluyor.
İLKEL BİR KÖKEN
Şu durumda, tahminen de kainattaki SKKD’ler yıldızların mevti ve değişmez bir gaz diyeti üzere olağan astrofiziksel süreçlerden daha sonra ortaya çıkmamıştır. Ya da tahminen bu dev kara delikler, Büyük Patlama’nın büyük değer taşıyan birinci anlarında meydana gelmiştir.
İlkel cihan, aşırılıklar barındıran bir yerdi. Yoğunluk ve basınç, tabiatın temel kuvvetlerini birleşik alanlarda kaynaştırabilecek oranda yüksekti. Cihan, birinci birkaç saniye boyunca, proton ve nötronların parçalanmadan evvel katılaşması için bile çok derecede sıcaktı. Bu karışıklıkla dolu vakit içinderda, çok yoğunluk zıtlıklarının bir anda ortaya çıkması olası olabilirdi. Ve çok yoğunluk zıtlıklarının bulunduğu -oldukca fazla kütlenin fazlaca küçük bir hacme sıkıştığı- yerlerde kara delikler meydana gelebilir.
Bunlar, büyük ihtimalle Büyük Patlama’daki egzotik etkileşimler aracılığıyla meydana gelmiş olabileceği düşünülen ilkel kara deliklerdir. Gökbilimciler, bilhassa de ‘kozmik mikrodalga art planı’, yani cihanın 380 bin yaşında olduğu vakitten arta kalan ışık üzere araştırmalar aracılığıyla bunları aramak için onlarca yıllarını harcadılar. Bu arayışların tamamı da boşa gitti ve ilkel kara deliklerin oluşumlarıyla ilgili neredeyse tüm modelleri geçersiz kıldı.
Buradaki kıymetli söz “neredeyse”. İlkel kara deliklerin bir tipi potansiyel olarak müşahede yapılmasına imkan sağlar: Bunlar, Büyük Patlama’nın birinci saniyesi ortasında oluşan ve Güneş’in kütlesinin yaklaşık 100 bin katı büyüklüğünde olan kara deliklerdir. Bu çeşit kara delikler, genç kozmosta gözlemlediğimiz SKKD’ler haline gelinceye dek birbirlerini yiyip bitirerek etraflarındaki rastgele bir maddeyi acilen yutmaktaydılar. Pekala lakin astrofiziksel ve ilkel dev kara deliklerin içindeki farkı nasıl anlayabiliriz?
Astrofizikçilerden oluşan bir grubun, ön baskı sunucusu Arxiv sitesinde yayınladığı bir makalede önerdiği yanıt, kara deliklere hakikaten de hayli keskin bir halde bakmak.
İşin püf noktası, ilkel kara deliklerin bebek kozmosta uslu uslu oturup kendi işlerine bakmamış olmaları; etraflarıyla etkileşime girdiler ve onu etkilediler. bir epeyce modeli bu türlü saf dışı bırakabiliriz; çünkü onlar Büyük Patlama’nın sıcak plazmasını o kadar bozarlardı ki yaptığımız müşahedeleri çarpıtırlardı.
Güneş’in 100 bin katı kütleye sahip ilkel kara deliklerinse, ironik halde hayli daha ince bir tesiri olacaktır. İlkel cihanın içerdiği fiziği önemli biçimde bozacak kadar kâfi sayıda bulunmayacaklardı; bundan dolayı, büyük oranda tespit edilmeden varlıklarını sürdüreceklerdi. Buna rağmen, oluşumlarından yalnızca birkaç dakika daha sonra büyük değer taşıyan bir vakit gelecekti: ‘Nükleosentez dönemi’, yani Büyük Patlama’nın sıcak ve ağır çorbasından birinci yavaşça elementlerinin oluştuğu basamak.
Fizikçiler bu devri gereğince güzel anlıyorlar zira nükleer reaktörler ve atom bombaları da tıpkı fizik çeşitlerini takip ediyor. İlkel kara delikler bu süreci tam olarak bozmayacak, hidrojen ve helyum ölçüsünü cihan genelinde büyük oranda tıpkı bırakacak fakat etraflarını etkileyeceklerdi. Çok kütle çekimi yüzünden nükleer süreçler kara deliklerin yakınlarında değişime uğrayacak ve ortaya çıkan element karışımını biraz değiştirecekti.
Şayet bu kara deliklerin etrafını saran gaz o devrin anısını koruyabilseydi, SKKD’lerin etrafında gözlemlediğimiz gereçler, kozmik ortalamadan daha öteki bir bileşime sahip olurdu. Yeni makalenin müellifleri, örnek olarak, ilkel kara deliklerin helyum ölçüsünü yaklaşık yüzde 10 artırabileceklerini ve lityum ölçüsünü yaklaşık yüzde 10 oranında tüketebileceklerini ortaya çıkardılar.
Muharrirler, ortadaki bu farkı gözlemlemenin epey güç olacağını kabul etmekle birlikte, NASA’nın yakında nazaranve başlayacak olan James Webb Uzay Teleskobu üzere araçların bu misyona uygun olabileceğinin altını çiziyorlar. Bu temel parmak izini gözlemlemek, yalnızca SKKD’lerin kökenlerini açığa çıkarmakla kalmaz, bununla birlikte gökbilimcilere Büyük Patlama’nın birinci anlarına gibisi olmayan pahada bir pencere açabilir.
Yazının özgünü Space sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)