İlkel kara deliklerin karanlık madde olduğundan şüphelenilmesi söz konusu olduğunda mazeretleri çökmek üzere olabilir. Evrenin doğuşundan birkaç saniye sonra oluşan minik kara delikler, beklenenden daha uzun süre varlığını sürdürebilir ve bu durum, evrendeki en gizemli madde olan karanlık maddeden ilkel kara deliklerin sorumlu olabileceğine dair yeni şüpheleri doğurabilir.
Karanlık madde şu anda fizikteki en acil sorunlardan birini temsil ediyor. Bunun nedeni, evrendeki maddenin tahminen %85'ini oluşturmasına rağmen karanlık maddenin ışıkla etkileşime girmemesi nedeniyle gözümüze görünmez olmasıdır.
Yıldızlar, gezegenler ve kendi bedenlerimiz gibi görebildiğimiz “sıradan” nesneleri oluşturan atomları oluşturan parçacıklar ışıkla açıkça etkileşime girdiğinden, bu durum standart parçacık modelinin dışındaki karanlık madde parçacıklarının araştırılmasına yol açmıştır. fizik. Pek çok bilim insanı cevabın hala Standart Model'de yattığına inanıyor, ancak kozmik nesnelerin daha küçük bir kuzenine baktığımızda onları genellikle son derece büyük, hatta canavarca görüyoruz: kara delikler.
İlgili: Samanyolu'nun kalbindeki süper kütleli kara deliğin yeni görünümü, heyecan verici bir gizli özelliğe işaret ediyor (resim)
Max Planck Enstitüsü bilim adamı Valentin Thos Ve Anna Fernandez Alexander Lizbon Üniversitesi'nden iki araştırmacı yakın zamanda bu tür çalışmalara katıldı. 13,8 milyar yıl önce, Büyük Patlama'nın hemen ardından ortaya çıkan ve bir protondan daha büyük olmayan küçük kara deliklerin, yeni fiziğe ihtiyaç duymadan karanlık madde şüphelileri halinde birleşebileceği hipotezini öne sürüyorlar.
Kara deliklerin nasıl “buharlaştığına” ilişkin son zamanlardaki düşünce değişikliği, karanlık maddeden şüphelenildiğinden ilkel kara deliklerin yaşayabilirliğinin yeniden değerlendirilmesine yol açmakla kalmadı, aynı zamanda karanlık madde parçacıklarının araştırılması çoğunlukla boş kalmaya devam ettikçe, bu araştırma başlayabilir. … Gittikçe daha fazla araştırmacı, ilkel kara delik karanlık madde teorisine daha ciddi bakıyor.
İlkel kara delikler nelerdir?
Thos, Space.com'a şöyle konuştu: “Adından da anlaşılacağı gibi, ilkel kara delikler, evrenin başlangıcında oluşan bir tür kara deliktir.” “Aslında evrenin bir saniyesinin ilk kesirinde.”
Galaksi üstkümelerinden kendi içlerindeki galaksilere kadar evrende gözlemlediğimiz tüm yapıların, evrenin başlangıcında mevcut olan uzaydaki yoğunluk fazlalığından oluştuğunu açıkladı. Eğer erken evren, bu özellikleri yaratanlardan çok daha güçlü yoğunluk dalgalanmaları yaşasaydı ve bu dalgalanmalar, galaksilerin fiilen oluşmasından önce çökseydi, bu son derece yoğun noktalar, ilkel kara delikleri uyarmış olabilirdi.
Thos, bu çöküşün ne zaman meydana geldiğine ve çöküşün boyutuna bağlı olarak, bu ilkel kara deliklerin çok farklı kütlelere sahip olacağını ekledi. Thos ve Fernandez-Alexander tarafından karanlık madde için olası adaylar olarak değerlendirilen ilksel kara deliklerin kütleleri, daha doğrusu, birkaç ton ile bin ton arasında olacaktır; bu, bir gezegenin kütlesinden daha az ve küçük bir kütle kategorisinde daha fazladır. asteroit.
Bilim adamlarının şimdiye kadar keşfettiği, yıldız kütleli kara delikler olarak bilinen en küçük kara deliklerin, Güneş kütlesinin 3 ila 50 katı kadar kütleye sahip olduğu göz önüne alındığında, bu da 2,2 çarpı 10 üzeri 27'dir (22'nin ardından 26). ). (Sıfır) ton – Bu ilkel kara delikler inanılmaz derecede küçüktür.
Fernandez-Alexander'a göre, devasa yıldızların çöküşü veya nispeten daha küçük kara deliklerin birleşmesinden oluşan daha büyük kara delik benzerleri gibi, ilkel kara delikler de olay ufku adı verilen, ışığı yakalayan bir dış sınıra sahip olacak. Bu ufkun çapı kara deliğin kütlesi tarafından belirleniyor; bu da bu durumlarda olay ufkunun inanılmaz derecede küçük olacağı anlamına geliyor. Fernandez-Alexander, “Bir protonun yarıçapından daha küçük” dedi.
Küçük ilkel kara deliklerin karanlık madde adayları olduğu daha önce göz ardı edilmişti çünkü tüm kara deliklerin, ilk olarak 1974'te Stephen Hawking tarafından hipotezi ortaya atılan ve daha sonra “Hawking radyasyonu” olarak adlandırılan bir tür termal radyasyonu “sızdırdığı” düşünülüyordu.
Kara delik ne kadar küçük olursa, Hawking radyasyonu o kadar hızlı kaçabilir ve dolayısıyla da o kadar hızlı buharlaşması gerekir. Bu, eğer ilksel kara delikler mevcut olsaydı, en küçük örneklerin bugün mevcut olmaması gerektiği anlamına gelir, ancak karanlık maddenin açıkça var olduğu anlamına gelir.
Thos, “Anna ve benim şu anda üzerinde çalıştığımız kitlelere sahip ilksel kara deliklerin, evrende bu zamana kadar tamamen buharlaştığı varsayıldığından daha önce olası görülmediği düşünülüyordu” dedi.
Ancak Münih Üniversitesi'nde teorik fizikçi olan ve Thos ve Fernandez-Alexander ile işbirliği yapan György Dvali'nin son çalışması, buharlaşma sürecinin bir noktada bozulduğunu ileri sürdü. Bu, bilim adamlarının dikkate aldığı kütlelere sahip ilkel kara deliklerin yarı kararlı bir duruma ulaşabileceği anlamına geliyor.
Fernandez-Alexander, “Hawking radyasyonu yayarak kütlesini azaltmak için kara deliğin bilgisini veya başka bir şeyi yeniden yazması gerekiyor. Ve bu yeniden yazma süreci zaman alıyor” diye açıkladı. “Buna 'hafıza yükü' deniyor çünkü hafızanın artık başka bir şeye geçmesi gerekiyor ve bu da genel buharlaşma sürecini yavaşlatıyor. Yani bu bir tür stabilizasyon.”
Bu “kurtarma mekanizması”, ilkel kara deliklerin, karanlık madde için potansiyel adaylar olarak geri döndüğü anlamına geliyor!
Karanlık madde için ölü bir çağrı mı?
Ancak bugün evrende ilkel kara deliklerin var olduğu gerçeği, bunların doğrudan karanlık madde şüphelileri olarak görülmesi gerektiği anlamına gelmez. Aslında bu küçük varsayımsal kara delikleri evrenin gizemli madde içeriğine bağlamanın başka nedenleri de var.
Belki de en bariz bağlantı, karanlık maddenin ışıkla etkileşime girmemesidir. Karanlık madde ışık yaymaz veya yansıtmaz ve tüm kara delikleri çevreleyen olay ufku, geçmesi gereken kaçış hızının ışık hızını aştığı noktayı işaret eder. Bu, ilkel kara deliklerin gelen tüm ışığı “yakalayacağı” ve bunun da görünürde etkileşim eksikliğine yol açacağı anlamına gelir.
Thos, “Yeterince hafiflerse, o zaman gezegensel bir kütlenin çevresinde bir yerlerde, ilkel kara delikler, önemsediğimiz tüm amaçlar açısından karanlık madde parçacıkları gibi davranır” dedi. “Standart modellerde karanlık madde 'çarpışmasızdır', dolayısıyla karanlık madde parçacıkları birbirleriyle evreni etkileyecek noktaya kadar etkileşime girmezler.”
İlkel kara deliklerin gezegen kütlelerinden daha hafif olması durumunda, kozmik zaman ölçeklerinde bile o kadar küçük olacaklarını ve nadiren çarpışacaklarını ekledi. Bu ilkel kara delikler, hızla dönen galaksilerin uçup gitmesini önleyen bir kütleçekimsel etki sağlamak gibi, şu anda karanlık maddeye atfettiğimiz yerçekimsel etkileri yaratmak için birleşebilir.
Bununla birlikte, eğer ilksel kara deliklerin karanlık maddenin etkilerini hesaba katmak için bir araya gelmesi gerekiyorsa, bu kara deliklerin bir araya toplanıp birleşerek daha büyük kara delikler oluşturmasını ne engelleyebilirdi? Bir grup küçük kara delik sonunda süper kütleli bir kara deliğe dönüşmez mi? Bu araştırıldı ve cevap basitçe: “Hayır” dedi Thos.
“Yığınlaşmayı hesaba katsanız bile, birleşme zaman ölçekleri o kadar uzun ki, evrenin tüm ömrü boyunca yalnızca çok büyük kara deliklere dönüşecekler” diye devam etti.
Thos, ilkel kara deliklerin karanlık maddeye ilişkin bir açıklama olarak kullanılmasının güzelliğinin, bulmacayı açıklamak için eksen gibi varsayımsal bir parçacık önermenin aksine, ilksel kara deliklerin parçacık fiziğinin standart modelinin genişletilmesini gerektirmemesi olduğunu ekledi. Evrenle ilgili en iyi açıklamamız atom altı ölçeklerdedir.
Ancak, eğer gerçekten bu olguyu açıklıyorlarsa, ilkel kara deliklerin karanlık madde olduğunu doğrulamak çok zor olacaktır. Yine, ışığı hapseden doğaları, onların etkili bir şekilde görünmez oldukları anlamına gelir. Ayrıca bu kadar küçük boyutlarda, yıldız ve süper kütleli kardeşleriyle aynı kütlesel çekimsel etkiye sahip değiller.
O zaman bile, bir grup ilkel kara delik keşfedilmiş olsa bile, çok sayıda küçük kara delik ile bir büyük kara delik arasındaki farkı söylemenin gerçek bir yolu yoktur.
Bu zorluğa rağmen Thos ve Fernandez-Alexander, en azından teoride, ilkel kara deliklerin kuyruğunda kalmayı planlıyor. Eğer karanlık madde adayı parçacıkları ortaya çıkmakta başarısız olmaya devam ederse, belki de cevap, daha fazla fizikçiyi parçacık fiziği ile kozmoloji arasındaki metaforik çite bakmaya teşvik etmektir.
Fernandez-Alexander, “İlkel kara deliklerin karanlık madde adayları olarak göz ardı edildiğini söyleyemem, ancak bir süredir göz ardı edildiler” dedi. “Artık, karanlık madde parçacıklarına dair herhangi bir tespitimizin olmaması nedeniyle, bu seçeneği değerlendirmenin giderek daha uygun hale geldiğini düşünüyorum.”
More Stories
Bilim insanları dünyadaki en büyük demir cevheri yataklarında milyar yıllık bir sırrı keşfetti
Fosillere göre tarih öncesi deniz ineği, timsah ve köpekbalığı tarafından yenildi
Büyük bir bindirme fayı üzerine yapılan yeni araştırma, bir sonraki büyük depremin yakın olabileceğini gösteriyor