40 Kentilyon Yıldız Kütleli Kara Delik, Evrende Gizleniyor

“Küçük” kara deliklerin evrendeki maddenin %1’ini oluşturduğu tahmin ediliyor.

Bilim adamları, evrendeki “küçük” kara deliklerin sayısını tahmin ettiler. Sonuç şaşırtıcı değil: Çok fazla.

Bu sayıyı hesaplamak imkansız görünebilir. Sonuçta kara delikleri tespit etmek pek de basit bir iş değil. İçinde bulundukları uzay kadar zifiri karanlık oldukları için ışığı yutan kozmik devler ancak çok olağanüstü koşullarda; etraflarındaki ışığı bükerken, çok yaklaşmış talihsiz gazları ve yıldızları yutarken veya kütleçekimsel dalgalarını serbest bırakan muazzam çarpışmalara doğru sarmal yaparkenki gibi durumlarda tespit edilebiliyorlar.

Evrendeki tüm normal maddenin yaklaşık %1’ini oluşturuyor

Ancak bu, bilim insanlarının sayıyı tahmin etmenin dahiyane yollarını bulmasını engelleyemedi. Astrofizikçilerden oluşan bir ekip, 12 Ocak’ta The Astrophysical Journal‘da özetlenen yeni bir yöntemi kullanarak, evrendeki yıldız kütleli kara delikler için (güneşin kütlesinin 5 ila 10 katı kadar kütleye sahip olanlar) yeni bir tahminde bulundular.

Sonuç çok şaşırtıcı: 40.000.000.000.000.000.000 veya 40 kentilyon yıldız kütleli kara delikler, yeni tahmine göre gözlemlenebilir evrendeki tüm normal maddenin yaklaşık %1’ini oluşturuyor.

Peki, bilim adamları bu sayıya nasıl ulaştı? İtalya, Trieste’de ki Uluslararası İleri Araştırmalar Okulu’nda (SISSA) bir astrofizikçi olan ilk yazarlardan Alex Sicilia, evrenimizdeki yıldızların evrimini izleyerek yıldızların ya kendi başlarına ya da çift yıldız birleşmeleri olarak adlandırılan kara deliklere ne sıklıkla dönüştüklerini hesapladıklarını söyledi.

Alex Sicilia yaptığı açıklamada “Bu, kozmik tarih boyunca yıldız kara delik kütle fonksiyonunun temelinden beri yapılmış ilk ve en sağlam hesaplamalarından biridir.” diye belirtiyor.

Hiçbir şey – hatta ışık bile – onun çekim kuvvetinden kaçamaz

Bir kara delik yapmak için güneşin kütlesinin kabaca 5 ila 10 katı kütleye sahip büyük bir yıldızla başlamanız gerekir. Büyük yıldızlar hayatlarının sonuna geldiklerinde, kızgın çekirdeklerinde silikon veya magnezyum gibi elementleri ağır bir şekilde füzyonlamaya başlarlar. Ancak bu füzyon süreci demir oluşturmaya başladığında, yıldız şiddetli bir özyıkım yolundadır.

Demir, erimesi için dışarı verdiğinden daha fazla enerji alır ve yıldızın devasa kütlesi tarafından üretilen muazzam yerçekimi kuvvetlerine karşı itme yeteneğini kaybetmesine neden olur. Kendi içine çöker, önce çekirdeğini sonra da ona yakın olan tüm maddeleri sonsuz küçük boyutlu ve sonsuz yoğunluğa sahip bir noktaya, bir eşsizliğe vakumlar.

Yıldız bir kara delik haline gelir ve olay ufku adı verilen bir sınırın ötesinde hiçbir şey – hatta ışık bile – onun çekim kuvvetinden kaçamaz.

Astrofizikçiler tahminlerine ulaşmak için sadece yaşayan mevcut yıldızları değil, aynı zamanda evrendeki yıldızların ön yaşamlarını da modellediler. Ekip, büyüklükleri, içerdikleri elementler ve yıldızların oluşturduğu gaz bulutlarının boyutları gibi verileri bilinen çeşitli galaksilerin istatistiklerini kullanarak oluşabilecek farklı boyutlardaki yıldızların yanı sıra ne sıklıkla oluşabileceğini de doğru bir şekilde yansıtan bir evren modeli oluşturdular.

Modellerinin verilerle iyi bir uyum içinde olduğu doğrulandı

Sonunda kara deliklere dönüşebilecek yıldızların oluşum hızını belirledikten sonra araştırmacılar, kütleler ve (hidrojen veya helyumdan daha ağır elementlerin bolluğu olarak adlandırılan) metaliklik gibi birçok veriyi, karadeliğe dönüşecek aday yıldızların yüzdesini bulmak için kullanarak bu yıldızların yaşamlarını ve ölümlerini modelledi.

Araştırmacılar ayrıca çift yıldız birleşmelerine bakarak ve kara deliklerin birbiriyle buluşup birleşme derecelerini hesaplayarak, araştırmalarında herhangi bir kara deliği iki kez saymamayı da garantiledi. Ayrıca bu birleşmelerin, kara deliklerin yakındaki gaz kütlelerini yutmasının yanı sıra, evrende bulunan kara deliklerin boyut dağılımını nasıl etkileyeceğini de anladı.

Araştırmacılar ellerindeki bu hesaplamalarla, yıldız kütleli karadeliklerin popülasyonunu ve boyut dağılımını zaman içinde izleyen ve onlara göz kamaştıran sayılarını veren bir model tasarladı. Ardından araştırmacılar, yerçekimi dalgalarından veya uzay-zamandaki dalgalanmalardan alınan verilerle kara delik ve çift yıldız birleşmeleri tarafından oluşturulan tahminleri karşılaştırarak, modellerinin verilerle iyi bir uyum içinde olduğunu doğruladı.

Astrofizikçiler, bu yeni hesaplamalarını Büyük Patlama‘ dan çok kısa bir süre sonra oluşan erken evrenin gözlemlenmesinden kaynaklanan örneğin, (milyonlarca, hatta milyarlarca kat daha büyük kütlelere sahip) erken evrenin süper kütleli kara delikler tarafından nasıl bu kadar hızlı dolup taştığı gibi bazı kafa bulandıran soruları araştırmak için kullanmayı umuyorlar.

Bu devasa kara delikler, daha küçük olan yıldız kütleli kara deliklerden ya da bir başka deyişle kara delik “tohumlarının” birleşmesinden geldiği için araştırmacılar, erken evrende oluşan küçük kara deliklerin daha iyi anlaşılmasının süper kütleli kuzenlerinin kökenlerini ortaya çıkarmalarına yardımcı olabileceğini umuyorlar.

SISSA’da astrofizikçi olan Lumen Boco, yaptığı açıklamada “Çalışmamız, ‘kırmızıya kayma’ da (ışığın emilim sırasında maruz kaldığı bir değişim) süper kütleli kara delikler için hafif tohumların (metal içermeyen gazlar) üretilmesi için sağlam bir teori sağlıyor ve önümüzdeki dönemde takip edeceğimiz ‘ağır tohumların’ (metal dolu gazlar) kökenini araştırmak için bir başlangıç noktası da oluşturabilir.” diyor.

Çeviren: Yusuf Mete Pehlivan

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

Evrenin Teleskopla Çekilen En Etkileyici Beş Resmi !

Daha Önce Hiçbir Yerde Görülmemiş Bir Gök Cismi Tespit Edildi !