HABER MERKEZİ
Uzay araştırmalarında çığır açabilecek bir olasılık, bilim dünyasını heyecanlandırıyor. Massachusetts Amherst Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, gelecek on yıl içinde astronomların evrenin en gizemli nesnelerinden biri olan kara delik patlamasını tespit etme şansının yüzde 90 olabileceğini ortaya koydular. Bu patlamanın meydana gelmesi halinde, bilinen ve henüz keşfedilmemiş tüm temel parçacıkların eksiksiz bir koleksiyonu serbest bırakılacağı öngörülüyor.
Kara delik patlaması teorisinin temeli, ünlü fizikçi Stephen Hawking'in 1974 yılında geliştirdiği kuantum mekaniksel hesaplamalara dayanıyor. Hawking, kara deliklerin çevresindeki her şeyi yuttuğu yönündeki yaygın inanışın aksine, aslında parçacıkları da yayması gerektiğini matematiksel olarak kanıtladı. Bu fenomen, sonradan "Hawking radyasyonu" olarak adlandırıldı ve kara deliklerin zamanla küçülerek tamamen buharlaşacağını gösterdi.
Yıldız kütleli kara deliklerin bu buharlaşma süreci milyarlarca yıl alacağı için, onların ölümü çok uzak bir gelecekte gerçekleşecektir. Ancak araştırmacılar, Büyük Patlama'nın hemen sonrasında oluştuğu düşünülen ilkel kara deliklere (PBH'ler) odaklanıyor. Bu nesneler, yıldız kütleli kara deliklerin aksine asteroid boyutunda kütlelere sahip olduğu için, çok daha hızlı bir şekilde buharlaşabilir. Bir kara delik ne kadar hafifse, o kadar sıcak olur ve o kadar çok parçacık yayar. İlkel kara deliklerin buharlaşması sırasında, giderek daha hafif ve sıcak hale geldikçe, kontrolden çıkan bir süreçte daha da fazla radyasyon yayarlar.
Uzun yıllar boyunca, bu tür patlamaların inanılmaz derecede nadir olduğu düşünülüyordu. Geleneksel hesaplamalara göre, gözlemlenebilir bir patlamanın her 100.000 yılda bir meydana gelmesi bekleniyordu. Ancak UMass Amherst'teki yeni analiz, bu tahminlerin çok daha pesimist olduğunu gösterdi. Araştırmacıların bulgularına göre, gözlemlenebilir bir kara delik patlaması ortalama her 10 yılda bir gerçekleşebilir. Bu, mevcut gama ışını gözlemevlerinin görüş alanında, nispeten yakın bir zaman diliminde böyle bir olayı yakalama şansının oldukça yüksek olduğu anlamına geliyor.
Meydana geldiklerinde, günümüz teknolojisinin bu patlamaları tespit etme kapasitesine sahip olması bekleniyor. Böyle bir kara delik patlamasını gözlemlemek, astrofizik alanında birden fazla nedenden dolayı muazzam bir başarı olacaktır. Öncelikle, bu tür ilkel kara deliklerin varlığını ilk kez doğrudan kanıt ile teyit etme imkanı sunacaktır. İkinci olarak, tüm kara deliklerin ölüm mekanizmasını tanımlayarak, Hawking'in yarım asır önceki teorisini nihayet kanıtlayacaktır.
Bir ilkel kara delik patlamasının en heyecan verici yönü, var olan her türlü temel parçacığı serbest bırakması gerektiği gerçeğidir. Bu, elektronlar ve nötronlar gibi bildiğimiz tüm standart parçacıkları içerir. Ancak bunun ötesinde, "bilinen bilinmeyenlerimiz" olarak adlandırılan şeyler de ortaya çıkacaktır. Bunlar, var olduğundan şüphelendiğimiz ama henüz laboratuvarda tespit edemediğimiz parçacıklardır; karanlık madde bunun en ünlü örneğidir.
Daha da ilgi çekici olan, "bilinmeyen bilinmeyenlerimiz" olacaktır. Bunlar, hayal bile etmediğimiz, varlığını öngörmediğimiz parçacıklardır. UMass Amherst'teki astrofizikçi Joaquim Iguaz Juan, bu keşfin önemini şöyle açıklıyor: "Ayrıca evrendeki her şeyi oluşturan her parçacığın kesin bir kaydını elde ederiz. Bu, fiziği tamamen devrimleştirir ve evrenin tarihini yeniden yazmamıza yardımcı olur." Böyle bir bulgu, modern fiziğin temellerini sarsmaya ve insan bilgisinin sınırlarını genişletmeye yetecek kadar önemlidir.
Standart Model fiziği altında yapılan hesaplamalar, ilkel kara deliklerin yaşı ve kütlesi göz önüne alındığında, çoğunun şimdiye kadar zaten buharlaşmış olması gerektiğini öne sürüyor. Ancak bu, gözlemlediğimiz evrenle çelişkili görünüyor. UMass Amherst'teki araştırma ekibi, fizik modelinde birkaç makul ayarlama yapıldığında ne olacağını simüle etti ve ilginç sonuçlara ulaştı.
Araştırmacılar, "karanlık elektron" adını verdikleri, bir elektronun varsayımsal ve daha ağır bir versiyonunu modele dahil ettiler. Bu hipotetik parçacık, ilkel kara deliklere bilinen kara deliklerin sahip olmadığı bir elektrik yükü biçimi sağlayabilir. UMass Amherst'teki fizikçi Michael Baker, "Eğer ilkel bir kara delik küçük bir karanlık elektrik yükü ile oluşursa, o zaman modelimizin nihayet patlamadan önce geçici olarak stabilize olması gerektiğini gösteriyoruz" diye açıklıyor. Bu değişiklikler, Hawking radyasyonlarını bir süreliğine duraklatabilir ve kozmik ölümün ziyaretini geciktirebilir. Bu da, astronomların havai fişekleri kaçırmamış olabileceğimiz anlamına gelir.
Ekibin matematiksel modellerine göre, bu teorilerin doğru olması durumunda, ilkel kara delik patlamalarından birinin mevcut gama ışını gözlemevlerinin görüş alanında yaklaşık her 10 yılda bir başlaması gerekir. Bu, teknolojik açıdan ulaşılabilir bir hedef olarak görülüyor. Böyle bir patlamayı gözlemlemek, birden fazla bilimsel başarıyı aynı anda sağlayacaktır.
Birinci olarak, ilkel kara deliklerin varlığını doğrulayacak ve bu gizemli nesnelerin gerçekten evrenin ilk anlarında oluştuğunu kanıtlayacaktır. İkinci olarak, Hawking radyasyonunun ilk doğrudan kanıtını sağlayacak ve fizikçilerin yarım asırdan beri beklediği teorik öngörüyü deneysel olarak teyit edecektir. Üçüncü olarak, bize evrenin sunduğu tüm temel parçacıkların tam bir numune kutusunu verecektir. Bu keşif, modern fiziğin en büyük açık sorularından bazılarını çözmek için kapı açabilir ve insanlığın evren hakkındaki anlayışını kökten değiştirebilir.