Karanlık Madde Kara Delik Olabilir mi?

Karanlık madde, gökbilimciler için kolektif  bir dikendir. Sadece çekim etkisiyle saptanabilen bu şey, evren maddesinin% 80’inden fazlasını oluşturmuş gibi görünüyor. Ama o da ne?

ilkel kara delik illo

Sanatçının Andromeda Galaksisi’ndeki bir yıldızın önünden geçen bir kara delik izlenimi.

Geri dönüş yapan yarışmacılardan biri ilkel kara delikler. Bu nesneler, evrenin ilk çağlarında, kozmosun sıcak bir plazmik çorbadan başka bir şey olmadığı zamanlarda doğmuş olabilir – aslında radyasyon. Bu radyasyon bakımından zengin plazma tek tip değildir: Yoğunluğu dalgalıdır.. Eğer bir nüve çevresine göre aşırı derecede yoğun olduysa, doğal olarak çöküp ilk yıldızın parlamasına çok uzun zaman önce gelen ilkel bir kalıntı olan karadelik yaratır. Bu kara deliklerin yeteri kadar gelişmesi halinde, süreç devam eder, galaksilerin, galaksi kümelerinin ve kozmik ağın alt tabakasını oluşturan görünmez kütleyi sağlayabilir.

Yacine Ali-Haïmoud (New York Üniversitesi), “Şahsen, karanlık maddenin (kısmen de olsa) kara deliklere dağılan ışıktan yapılmış olabileceği çok havalı. Bolluğun ne kadar büyük olduğuna gözlemler tarafından izin verildiğini incelemek için yeterli motivasyon buluyorum” diyor.

Astronomlar, Bohdan Paczyński’nin 1986 tarihli makalesinden bir yol önerdikten sonra , ilkel kara delikleri (Pre Black Hole, PBH) aramaya başladılar . Aramalar engellenmedi ama ilgi azaldı.

Fakat PBH’ler, LIGO’nun ilk kara deliklerinden birkaç yıl önce bilimsel ana akıma yeniden girdi . Onlarca güneş kütlesinde, birleşen kara delikler astronomları süpernova yapımı nesneler için beklenmedik şekilde şaşırttı. Bilim adamları , LIGO’nun kaynaklarının ölü yıldızların çekirdeği yerine PBH olabileceğini yeniden düşünmeye başlad. Bugün bu ihtimalin hala uygulanabilir olup olmadığı kime sorduğunuza bağlı, ancak PBH’ler ikinci rüzgârının tadını çıkarmaya devam ediyor.

Gökbilimciler PBH’leri aramak için mikro-mercekleme denilen bir yöntem kullanmakta. Bir kara delik uzağındaki bir yıldızın önünden geçerken çekim etkisinden, doğrultumuzdaki yıldızın ışığında bükülme ışığında artış görülür.  Bu mercek efekti, nedeniyle çok küçük bir yıldızın birden çok görüntüsünü oluşur. Nathan Golovich (Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı), önceki mikro-yoklama anketlerinde bir avuç aday PBH bulduklarını, ancak tek bir kesin keşif olmadığını belirtti. “Bu tür aramalar, bu kara delik olabilecek karanlık maddenin payını azaltıyor, ancak kalan kısım, düşündüğünüz olası PBH kütlelerinin miktarına bağlı.”

Çeşitli gözlemler sonucu, dikkate alınan ilk kara delik, kütlesine bağlı olarak, karanlık madde kısmının ne kadar büyük olduğu sınırlıdır. Bu tür ilkel kara deliklerin varlığı çeşitli gözlem verileriyle tutarlı olmadığı için dışlanmış gibi durmaktadır.

Hiroko Niikura (Tokyo Üniversitesi, Evren Fiziği ve Matematiği Enstitüsü,) ve meslektaşları 8,2 metrelik Subaru Telescope’un Hyper Suprime-Cam’ını kozmik komşumuz Andromeda Gökadası’na  (M31) yönelttiler. Tahmini 100 milyon yıldızın ışığını ölçerek galaksiye 7 saat boyunca baktılar. Yıldızlar, her biri birkaç güneşten gelen ışığı içeren piksellerde ortaya çıkan görüntülerde bir araya gelir. Bu harmanlama mikro soyucu avcılar için yaygın bir sorundur ve bu bir mikro soyucu olay bulmak için astronomların bireysel bir yıldızın davranışına bakamadıkları anlamına gelir. Bunun yerine, yanıp sönen pikselleri arayıp (muhtemelen içerdiği yıldızlardan biri kısa bir süre parladı) ve olayı aday olarak işaretlediler.

Bu yaklaşımla 15.571 aday bulundu. Bir dizi eleme turu boyunca, gökbilimciler adayları yalnızca bir kez parlayanlara (ve muhtemelen değişken yıldızlar olmadıklarına), doğru şekilde aydınlanıp solmaya ve görüntü işlemlerinin yarattığı kırmızı topaklar olmayanlara indirgediler. Samanyolu ve Andromeda galaksilerindeki karanlık madde, öncelikle Dünya’nın kütlesinde Satürn’ün ayı Mimas’ının kütlesi kadar kütleli PBH’lerden oluşuyorsa, ekip kabaca bin olayı gündeme getirmeliydi.

Bir tane buldular.

Ne yazık ki, gökbilimciler bu tek adayın bir yıldızın önünden geçen ilkel bir kara delikten flaş olup olmadığını şu anki verilerle belirleyemediler.  Uzun süredir aranan PBH  bu durumda açıkta kalıyor.

Golovich, “Bu etkileyici bir ölçüm. Ekip temelde bu kütle serisindeki PBH’lerin karanlık maddeye yapabileceği katkıdan büyük bir pay aldı: Kalan kısım yüzde birden az” diyor.

Bununla birlikte, mikro aramalar kusursuz değildir. Maruz kaldıkları karmaşıklıklar arasında, kara deliklerin mesafeleri kara deliğin görüş alanı boyunca ne kadar hızlı hareket edeceğini ve dolayısıyla gözlemlerin yakalayabileceği olay türlerini belirler. Niikura’nın ekibi, yıldızların çoğu görüntülerinde olayların yalnızca% 20 ila% 30’unu “kurtarabileceklerini” tahmin ediyor. (Sayı daha yüksek -% 60 -% 70 – daha parlak yıldızların alt kümeleri için.) Bu fraksiyon% 10 ila% 50 arasında değişen diğer çalışmalarla aynıdır, diyor Masahiro Takada.

Ekip, M31 verilerini keşfetmeye devam ediyor. Takada, yeterli sayıda aday oluşturduklarında bilim adamlarını araştırmalarına yardımcı olmak için iple çekebileceklerini söylüyor.