İlksel Karadelikler Nedir?
Bugüne kadar gözlemlenen tüm karadelikler yıldız kütleli karadelik, orta kütleli karadelik ve süper kütleli karadelik olmak üzere üç kategoride incelenmektedir. Bu karadeliklerden her biri ise Güneş’ten daha büyük kütleli olup Büyük Patlama’dan yüzlerce veya binlerce yıl sonra oluşmuş ve evrenle beraber gelişip evrimleşmişlerdir. Ancak astronomların var olabileceğini düşündüğü ve henüz gözlemlenmemiş olan “ilksel karadelikler” isminde bir karadelik çeşidi daha vardır. Büyük Patlama’nın ilk saniyesinden sonra doğmuş olan ve henüz gözlenmemiş olan bu nesnelerin astronomların öne çıkan sorularına cevap olabileceği düşünülmektedir. İlksel karadelikler yıldızlar, galaksiler ve diğer karadelik çeşitlerinin oluşma zamanından çok daha erken bir zamanda oluşmuştur. Bazı teoriler ise ilksel karadeliklerin belirli bir zaman diliminde her halükârda oluşması gerektiğini öngörmektedir. Bunun sebebi ilksel karadeliklerin oluştuğu zaman diliminde evrenin homojen bir yapıya sahip olmak yerine bazı bölgelerinin bazı bölgelerine kıyasla daha yoğun ve sıcak olduğu bir yapıya sahip olmasıdır. Yoğun olan bölgeler ise karadelik oluşturmak üzere çökme eğiliminde olmaktadır.
İlksel Karadeliklerin Oluşumu
İlksel karadeliklerin oluşabilmesi için ilk başta Büyük Patlama’nın ardından yaklaşık olarak 1 saniye gibi çok kısıtlı bir zaman dilimi mevcuttu. Ancak genişleyen erken evrenin ekstrem koşulları 1 saniye gibi bir süre pek çok şeyin meydana gelebilmesi için yeterli olabilmektedir. İlksel karadelikler, oluştukları bu zaman aralığının son kısımlarında daha da devasa hale gelebilmektedir. İlksel karadelikler oluşma zamanlarına bağlı olarak bir kâğıt ataşından 100 bin kat daha az ya da Güneş’ten 100 bin kat daha fazla bir kütleye sahip olabilmektedir.
Bu denli küçük karadelikler fikri bu karadeliklerin kuantum mekaniksel özelliklerini keşfeden astrofizikçi Stephen Hawking’in dikkatini çekti. Bu da Hawking’i karadeliklerin zamanla buharlaşabileceği fikrini içeren 1974’teki keşfe götürdü. Hawking’e göre büyük kütleli karadeliklerin “buharlaşarak” yok olabilmesi için evrenin şu anki ömründen daha uzun bir zaman gerekmekteyken çok daha küçük ilksel bir karadelik kütlesine bağlı olarak çoktan yok olmuş olabilirdi. Burada kritik kütle yaklaşık 10^12 kilogram, yani kütlesi bu değerden daha büyük olan bir ilksel karadelik günümüze değin varlığını sürdürebilir. Ayrıyeten de yine kütlelerine bağlı olarak günümüze kadar varlığını sürdürebilen bazı ilksel karadelikler birçok önemli soruyu açıklayıp cevap olabilir.
İlksel Karadelikler ve Kara Madde
İlksel karadelikler kütlelerine göre evrendeki bazı sırları keşfetmemize yardımcı olabilir. Bu sırlara kara madde problemi örnek olarak verilebilir. Evrendeki tüm kütlenin yaklaşık olarak %30’unu oluşturduğu bilinen kara maddenin tam olarak ne olduğu hâlâ bilinmemektedir. İlksel karadelikler de problemin cevabı ya da cevabın en azından bir parçası olabilir. Bu bağlamda ilksel karadelikler “MACHOs” (Büyük kütleli sıkı hale cisimleri) olarak isimlendirilen kara maddenin bir çeşidi olabilir. Bunun sebebi astronomlar tarafından ilksel karadeliklerin galaksilerin etrafını çevreleyen halelerde bulunduğu düşünülmesidir. Eğer bu tip karadelikler uzayda sessizce süzülüp kendilerini saklıyorlarsa görülebilmelerinin oldukça zor olması beklenmektedir. “MACHOs” olarak isimlendirilen bu cisimlerin gözlemlenebilmesinin bir yolu karadelik gibi büyük bir nesnenin bir yıldız ya da galaksi gibi çok daha uzakta olan bir nesnenin önünden geçmesiyle oluşan ve mikromerceklenme olarak isimlenlendirilen olaylardır. Bu olaylarda karadelik, uzaktaki kaynaktan gelen ışığı büker ve parlaklığını arttırıp görüntüyü büyütmektedir. Her ne kadar bu olaylar oldukça nadir gerçekleşip kısa süreli olsalar da yeterli sayıda tespit ve gözlem astronomların hangi nesnelerin mikromerceklenmeye sebep olduğunu ve bu nesnelerin ilksel karadelik olup olmadığını belirlemesini sağlayabilir. Ancak yakın zamandaki çeşitli çalışmalar bu tipteki karadeliklerin var olsalar bile muhtemelen kara maddenin etkilerinin büyük kısmını açıklayamayacağını ortaya çıkardı.
Büyük ilksel karadelikleri arayabilmemizin bir başka yolu da birleşmeleri incelemekten geçmektedir. LIGO ve VIRGO gibi kütleçekim dalgası gözlemevleri halihazırda belli karadelik birleşmeleri gözlemledi. Astronomlar, birleşen karadeliklerin izini sürüp geçmişlerini ve kökenlerini inceleyebildiği için gelecekte gerçekleşecek olan olayların onları ilksel karadelik yapmak için gerekli olan doğru kütlelere sahip karadeliklerden kaynaklandığını bulabilirler.
İlksel karadelikler küçük boyutlarda da olabilmektedir. Bazı teoriler, karadeliklerin buharlaşmalarına rağmen bir boyut limiti olabileceğini öngörmektedir. Bu yüzden buharlaşmakta olan bir karadelik belli bir kütleye ulaştığında buharlaşmayı durdurup küçük bir boyutta kalmaktadır. Ancak bu senaryoda yine de ilksel karadelikler kara maddeyi açıklayabilir durumdadır. Astronomlar buharlaşmakta olup enerjik parçacık ve gama ışını yayan karadelikleri belki tespit edebilir. Eğer karadelikler buharlaşmayı durdurmayıp en sonunda yok oluyorsa yaklaşık 1 megaton hidrojen bombasına eş değer olan yoğun büyük bir enerji patlamasıyla ölürler. Stephan Hawking’e göre bu patlamalar bizim tarafımızdan gama ışını patlamaları olarak da görülebilir.
İlksel Karadelikler ve Süper Kütleli Karadelikler
Kara madde dışında ilksel karadelikler yardımı ile açıklanabilecek ikinci bir fenomen ise süper kütleli karadeliklerdir. Yine bir karadelik türü olan bu gökcisimleri galaksilerin merkez bölgelerinde yer almakta olup oluşmaları için birkaç yıldızın patlamasından çok daha fazlası gereklidir. Bu nedenle bu karadeliklerin nasıl oluştuğu henüz bilinmemektedir. Bu doğrultuda ilksel karadeliklerin bu gökcisimlerinin oluşması için bir tohum görevi görmüş olabileceği de düşünülmektedir.
İlksel karadelikler nerede ve nasıl bulunursa bulunsun astronomlara içinde yaşadığımız evren hakkında çok fazla cevap sunabilir. Kütlelerine bağlı olarak galaksi evrimine, yüksek enerji fiziğine ve hatta Büyük Patlama’nın ardından geçen ilk 1 saniye içindeki en erken zaman dilimlerine sonda olarak hizmet edebilir. Ancak ilksel karadelikler var olsa bile bugüne dek görülmüş olmaları gerekirdir. Ne var ki muntazam bir cevap niteliğine sahip olmaktan ziyade astronominin en büyük sorularından biri olarak yer almaktadır.
Hazırlayan: Serdar Kutluer
İTÜ Astronomi Kulübü Üyesi