Yeni bir araştırmaya göre Büyük Patlama’dan önce var olan kara delik kalıntıları Galaksileri halen şekillendiriyor olabilir. İşte bu kara delikler karanlık madde gibi evrenin gizemli sorularına yanıt olabilir. Genel konuşursak, kara delikler maddenin çok küçük bir alana sıkıştığı bölgelerdir. Karanlık madde ise ışığı yansıtmaz ya da absorblamaz. Yine de galaksiler ve kozmik yapılar üzerinde kütle çekim etkisi nedeniyle var olduklarını biliyoruz.
Karanlık madde temelde galaksileri birbirine bağlayan bir yapıştırıcı gibi gözüküyor. Çoğu fizikçi de karanlık maddeyi henüz keşfedilememiş bir atom altı parçacık gibi görüyor.
İşte Büyük Patlama’dan öncesinde de var olan eski kara delikler de tam da bu tanıma uyuyor. Karanlık olmalarının yanı sıra kütle de taşıyorlar – tam da aranan özellikler bunlar.
Bu fikri yeni bir makalede ele aldım. Elbette, kalıntı kara delikler fikri, Büyük Patlama’nın kendisini de yeniden düşünmeyi gerektiriyor.
Neredeyse bir asırdır kozmologlar, evrenin tarihini bu tek ve dramatik ana kadar geriye götürdüler. Ancak belki de bu, zamanın mutlak başlangıcı değildi. Belki de Büyük Patlama’dan önce bir evren vardı.
Bu senaryoya göre, evren genişlemeye başlamadan önce çöktü. Büyük Patlama, bu iki aşama arasındaki geçişi temsil eder.
Büyük Patlama modeli olağanüstü bir başarıya sahiptir. Bu model, kozmik mikrodalga arka planını – yani erken evrenin kalıntı ışığını – açıklar ve galaksilerin büyük ölçekli dağılımını şaşırtıcı bir doğrulukla öngörür.
Ancak Einstein’ın genel görelilik teorisinde, bu aynı zamanda bir tekilliktir , yoğunluğun sonsuz hale geldiği ve bilinen fizik yasalarının geçerliliğini yitirdiği bir noktadır.
Birçok fizikçi bunu fiziksel bir gerçeklik olarak değil, bir şeyin eksik olduğunun işareti olarak yorumlar. Tekillikler fiziksel nesnelerden çok matematiksel uyarılar gibidir: bize mevcut teorilerimizin evrenin en erken anlarını açıklayamadığını söylerler.
Bir Patlama Değil, Bir Sıçrama Oldu
Bir alternatif, sıçrayan kozmolojidir. Bu tabloda, evren Büyük Patlama’dan önce bir daralma aşamasına girer ve son derece yüksek – ancak sonlu – bir yoğunluğa ulaşır. Bir tekilliğe çökmek yerine, geri sıçrar ve yeni bir genişleme aşamasına başlar.
Sıçrayan modeller on yıllardır araştırılmaktadır ve genellikle yerçekiminin değiştirilmesini veya egzotik yeni bileşenleri gerektirir. Ancak çalışmamız, yerçekimi ve kuantum mekaniğinin etkilerini, en küçük ölçeklerde doğayı yöneten yasalar tutarlı bir şekilde hesaba katıldığında, sıçramanın standart fizik içinde normal bir çözüm olarak ortaya çıkabileceğini göstermektedir.
Standart kozmolojide, Büyük Patlamayı, erken evrenin hızlı ve üstel bir genişleme döneminden geçtiği bir dönem hızla takip eder. Enflasyon olarak bilinen bu aşama, önceki yapıların tüm izlerini etkili bir şekilde siler.
Sıçrayan bir evrende durum farklıdır. Çalışmamızda, 90 metreden daha büyük nesnelerin çöküşten genişlemeye geçişten sağ çıkmış olabileceğini bulduk.
Bu, önceki bir kozmik çağdan gelen bilgileri taşıyan “kalıntılar” bırakır. Bu kalıntılar arasında kara delikler, yerçekimi dalgaları ve yoğunluk dalgalanmaları yer alabilir.
Kuantum fiziği, bunun nasıl mümkün olduğuna dair güçlü bir ipucu içerir. Kuantum teorisinin temel taşlarından biri olan Pauli dışlama ilkesine göre, madde aşırı yüksek yoğunluklarda “dejenere” hale gelir. Madde, ısı olmasa bile daha fazla sıkışmaya direnç gösteren bir basınç oluşturur.
Modelimizde, benzer bir etki kozmolojik ölçeklerde de geçerlidir. Bu, evrenin neden tamamen çökmediğini ve sıçrama öncesinde veya sırasında oluşan yapıların neden genişleme aşamasına kadar hayatta kalabildiğini açıklayabilir.
Kıyametten Kurtulmak
Kalıntı kara deliklerin ortaya çıkabileceği iki ana yol belirlendi
İlki, doğrudan hayatta kalmadır. Evrenin çöküş aşamasında oluşan kompakt nesneler ve pertürbasyonlar (yoğunluk veya yerçekimindeki dalgalanmalar), sıçrama boyunca varlığını sürdürebilir.
İkinci yol ise daha da ilgi çekicidir. Büzülme sırasında madde, yerçekimi altında doğal olarak kümelenir ve günümüzde galaksileri barındıran halolara benzer yapılar oluşturur. Sıçramadan sonra, bunlar verimli bir şekilde kara deliklere çökebilir.
Büzülme aşamasından gelen galaksiler ve yıldızlar, etkili bir şekilde kara deliklere dönüşür; bu süreçte ayrıntılı yapılarının çoğu silinir, ancak kütleleri korunur.
Bu kara delikler karanlık madde olabilir mi? On yıllardır en önde gelen aday temel bir parçacıktı fakat kapsamlı aramalara rağmen hiçbiri tespit edilemedi.
Kalıntı kara delikler, ikna edici bir alternatif sunuyor. Eğer sıçrama yeterince kara delik üretirse, bunlar karanlık maddenin önemli e belki de büyük kısmını üretebilir.
Bu fikir, son yılların en ilgi çekici gözlemsel bulmacalarından biriyle de bağlantılı olabilir.
James Webb Uzay Teleskobu (JWST), erken evrende bazen “küçük kırmızı noktalar” olarak adlandırılan kompakt, aşırı kırmızı nesnelerden oluşan bir popülasyonu ortaya çıkardı. Bu astronomik kaynaklar, Büyük Patlama’dan sadece birkaç yüz milyon yıl sonra beklenmedik derecede kütleli ve parlak görünüyor.
Birçok astronom, bunların hızla büyüyen kara deliklerle ilişkili olduğunu düşünüyor – belki de bugün galaksilerin merkezlerinde bulunan süper kütleli kara deliklerin tohumları. Ancak bunların varlığı, standart kozmoloji içinde açıklaması zor. Böylesine kütleli nesneler nasıl bu kadar çabuk oluşabilir?
Kalıntı kara delikler doğal bir açıklama sunuyor. Eğer sıçramadan hemen sonra kütleli tohumlar zaten mevcutsa, erken evrenin sıfırdan başlamasına gerek kalmaz. Süper kütleli kara delikler, yeni oluşmuş nesnelerden ziyade eski hayatta kalanlardan büyüyebilir.
Bu anlamda, JWST şimdiden sıçramadan önceki kalıntıların torunlarını gözlemliyor olabilir.
Acaba Bu Antik Kara Delikler Evrenin Oluşumunu Açıklayabilir Mi?
Bir bütün olarak ele alındığında, sıçrama senaryosu kozmolojideki uzun süredir devam eden çeşitli sorunlara birleşik bir çözüm sunmaktadır.
- Büyük Patlama tekilliği, kuantum geçişiyle yer değiştirir. Bu geçiş , “Einstein-Rosen köprüsü” kavramıyla ilişkilendirilebilir : uzay-zamanın iki farklı bölgesi arasında matematiksel bir bağlantı.
- Enflasyon(Genişleme,şişme), sıçrama noktasına yakın dinamiklerden doğal olarak ortaya çıkar.
- Karanlık enerji, sonlu bir evrenin küresel yapısıyla ilişkilendirilebilir.
- Karanlık madde, kalıntı kara deliklerden oluşmuş olabilir; belki de evrenimiz bir kara delik olarak başlamıştır.
- Yerçekimi dalgaları, önceki bir kozmik evreden sinyaller taşıyabilir.
- Süper kütleli kara deliklerin, son JWST gözlemleriyle tutarlı olarak, çok eski kökenlere sahip olabileceği düşünülüyor.
Henüz yapılacak çok iş var. Bu fikirler, yerçekimi dalgası arka planlarından galaksi araştırmalarına ve kozmik mikrodalga arka planının hassas ölçümlerine kadar çeşitli verilerle test edilmelidir.
Ancak olasılık çok büyük: Evren bir kez başlamamış, aksine yeniden şekillenmiş olabilir. Ve bugün galaksileri şekillendiren karanlık yapılar, Büyük Patlamadan önceki bir zamandan kalma kalıntılar olabilir.
Enrique Gaztanaga , Portsmouth Üniversitesi Kozmoloji ve Yerçekimi Enstitüsü’nde Astrofizik Profesörü.
Bu makale , Creative Commons lisansı altında The Conversation’dan yeniden yayınlanmıştır .
