Erken evrende “yamyam yıldızlar” ve asteroid boyutunda kara delikler mi vardı?

Fizikçiler, Büyük Patlama’nın hemen ardından gerçekleşen ilk birkaç saniyede, yani akıl almaz derecede küçük bir zaman dilimlerinde bile çok fazla şey yaşandığı konusunda hemfikir. Ancak o dönemdeki aktivitenin kesin doğası hakkında büyük bir tartışma sürüyor. Yeni bir model ise evrenin başlangıç hikayesine anlık kara delik oluşumlarını, egzotik bozon yıldızlarını ve hatta yamyam yıldızları dahil ediyor.

Elbette Büyük Patlama’nın aksine bu yeni model, tamamen yokluktan ortaya çıkmıyor. Mevcut bazı teoriler, evrenin köken hikayesinin, Erken Madde Hakimiyeti Dönemi (EMDE) adı verilen bir fazı içerdiğini öne sürüyor. Bu dönem, Büyük Patlama’nın hemen ardından gelen enflasyon periyodundan sonra ortaya çıkan çok sıcak parçacıkların soğumasıyla, yaydıkları enerjinin kütlelerini aşmaktan vazgeçtiği bir zaman dilimi olarak kabul ediliyor.

İtalya’daki İleri Araştırmalar Uluslararası Okulu’ndan Dr. Pranjal Ralegankar ve ekibi, o dönemdeki parçacıkların doğası hala gizemini korusa bile, bir EMDE’de parçacıkların nasıl etkileşime gireceğini araştırdı. Vardıkları sonuç, ortaya çıkan oluşumların oldukça çeşitli olduğu ve ne yazık ki kimsenin takdir etmek için etrafta olmadığı karmaşık bir evren yarattığı yönünde.

Doğrudan gözlemleme veya laboratuvarda çoğaltma imkanımız olmasa da, fizikçiler evrenin bazı erken aşamaları hakkında güvenilir modellere sahip. Ancak enflasyon ile hidrojen ve helyumun çekirdek sentezi (nükleosentez) arasında kalan boşluk, bilim insanları tarafından tam olarak anlaşılamamış bir dönem.

Yazarlar, bu aralıkta “maddenin geçici olarak evrene hakim olması” gibi ilgi çekici bir olasılık olduğunu belirtiyor. Eğer böyle bir EMDE yaşandıysa, küçük madde halelerinin oluşumunu içeriyor olması gerekir. Bu halelerin kütleleri günümüz evreni standartlarına göre küçük (Dünya kütlesinin iki katından az) olabilir, ancak çok daha küçük bir evrende bu kütle son derece yoğun bir şekilde toplanmış olurdu.

Karanlık madde adayları: Asteroid boyutunda kara delikler

Bu halelerin içindeki parçacıklar etkileşime girebilirse, kara delikler de dahil olmak üzere kompakt nesneler oluşturmak için birleşebilirler. Halelerin gezegen boyutundaki kütleleri göz önüne alındığında, ortaya çıkan kara deliklerin kütlesi asteroidlerle karşılaştırılabilir boyutlarda olurdu.

Yazarlar, bireysel olarak mütevazı olsalar da, bu dönemde o kadar çok kara deliğin oluşmuş olabileceğini varsayıyor ki, bu kara delikler astronomların uzun zamandır aradığı karanlık maddeyi temsil edebilir. Araştırmacılar, küçük kara deliklerin çoğunun, EMDE’den saniyeler veya dakikalar sonra hidrojen ve helyum oluşmadan bile Hawking Radyasyonu yoluyla buharlaşmış olacağını tahmin ediyorlar, bu da potansiyel tehdidin o kadar büyük olmayabileceğini gösteriyor.

Kara delikler, gölgelerinin fotoğraflanması ve birleşme dalgalarının tespit edilmesi sayesinde artık yaygın bir kavram. Ancak bozon yıldızları daha az biliniyor. Teorik olarak spin 0 veya 1 olan parçacıklardan oluşan bozon yıldızları, yazarlar haklıysa, ek primordial kara deliklere çökmeden önce bu yeni doğmuş evreni kısaca aydınlattı.

Ve yamyam yıldızlar

Modeldeki en çarpıcı nesnelerden biri de yamyam yıldızlar. Bu, nükleer füzyon yerine madde ve antimadde yok olması yoluyla enerji üreten nesnelere verilmiş bir isim. Yok olma süreci füzyondan çok daha verimli olduğu için, yamyam yıldızlar çok daha güçlü radyasyon yayma potansiyeline sahip. Ancak yazarlar, bir yamyam yıldızının etrafındaki madde halesi onu beslediği takdirde, kütlesinin başka bir kara deliğe çökecek kadar yükseleceğini tahmin ediyor.

Yazarlar, yamyam yıldızların yaydığı ısının kütle toplamalarını engelleyerek onları kara delik olmaktan kurtarmış olma olasılığını kabul ediyor. Yine de bu modelde, erken evrenden bugüne kadar bir şeylerin bu kaderden kaçınabilmiş olması neredeyse şaşırtıcı, zira bugün var olabilmemiz için bir şeylerin hayatta kalması gerekti.

Çalışma, Physical Review D dergisinde yayımlandı.