Karanlık yıldız mı? Hani şu kozmik fenerlerden mi bahsediyoruz? Bizi ısıtan, ışıtan güneşimiz gibi yıldızların. Karanlık olanları mı? Nasıl olur ki bu? Görünüşe göre teoride mümkünmüş bu. Hatta astronomlar yakın zamanda bu yıldızların kanıtını da buldular. Karanlık madde parçacıklarının yok oluşundan doğan enerjinin yarattığı karanlık yıldızlar. Ve bu gerçekse şu süperkütleli kara deliklerin neden bu kadar erken doğduklarını da anlayabiliriz.
Zamanın birinde. Yani. Bayağı zamanın birinde. Çok önceden bahsediyoruz. Büyük patlamadan kısa bir süre sonrasından. Evren canavar yıldızlar ile doluydu. O kadar büyüktü ki bu canavarlar, güneş sistemimizi bir uçtan bir uca kaplayacak cinstendi. Ama bunlar bizim bildiğimiz yıldızlar gibi nükleer fisyondan almıyorlardı enerjisini. Onlara enerjisini veren karanlık maddeydi. Özellikle bu gizemli maddenin parçacıklarının kendi kendini yok etmesiydi bu enerjinin kaynağı.
En azından düşünce bu. Bu düşünceyi de bir teorik astrofizikçi Katherine Freese 2007 yılında bir konferansta öne sürdüğünde salondakiler ekip için “kafaları güzel galiba” da demişlerdi. Ama bu konu Katherine’in zihnine kazınmıştı bir kere. Son 16 yıldır da ekibi ile birlikte bu düşüncelerini daha da detaylandırmak için çalışıyorlar. Ama tabi bu gizemli cisimlerle ilgili kanıt bulmak o kadar da kolay değildi.
Ta ki yakın zamana kadar. İşte yakın zamanda ekip bir gözlem yapıyor. Çok uzak galaksileri gözlemliyorlar. Yani en azından astronomların “galaksi” olarak kayıt aldına aldığı cisimlere. Ve diyorlar ki “bunlar galaksi değil de tek başına yıldız olabilir”… Bu garip bir iddia haliyle. Bayağı garip. Ama kanıtlanırsa başta da söylediğimiz gibi bu hem garip bir karanlık madde türünün de kanıtı olacak hem de neredeyse tüm galaksilerin evriminde çok önemli rol oynayan ve kökenleri ile ilgili hala tam emin olamadığımız süper kütleli kara deliklerin de kökeni ile ilgili bize bilgi verebilir.
Çünkü şunu biliyoruz. Evrenimiz karanlık bir madde ile dolu. Karanlık dediğimizde “siyah” bir madde gelmesin aklınıza. Karanlık çünkü görmüyor ve bilmiyoruz. Bilinmeyene “kara” veya “karanlık” demek bir tür gelenektir astronomide. Ama karanlık maddenin ne olduğunu bilmesek de olduğunu çok iyi biliyoruz. Orada. Sayısız kez kütleçekim etkisinden de, ışığı bükmesinden de orada olduğunu gözlemledik. Nerelerde olduğunu da net bir şekilde görebiliyoruz. Evrenin her yerinde… Galaksileri, galaksi kümelerini bir arada tutan en önemli malzeme karanlık madde.
Evrenin %27’sini de bu şeyin oluşturduğu düşünülüyor. %68 kadarı evrenin genişlemesini sağlayan karanlık bir enerji ve bildiğimiz her şeyi oluşturan bildiğimiz madde ise sadece %5’ine tekabül ediyor. Yani. Bildiklerimiz. Ki çok az şey bildiğimiz, uçsuz bucaksız, trilyonlarca galaksi, yıldız, gezegen… sadece %5’lik bir bölümü oluşturuyor. Ne bilmediğimizi bile bilmiyoruz gibi geliyor kimi zaman. Neyse.
Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz demiştik. Ama bazı fikirlerimiz var. 20. Yüzyılın sonlarında WIMP kısaltması ile literatüre giren zayıf etkileşimli kütleli parçacık öne sürülmüştü. Protonlardan 1000 kat daha kütleli olan WIMP’ler normal madde ile de etkileşime girmiyordu. Ama birbirlerini etkiliyorlardı. Hem de bayağı şiddetli bir şekilde. Bu türden iki parçacık birbirine yaklaştığında birbirini yok ediyor ve ortaya gama ışını şeklinde enerji patlaması çıkarıyordu.
Ayrıca karanlık maddenin evrenin ilk zamanlarında nasıl davrandığını da tahmin edebiliyoruz. 13.8 milyar yıl kadar önce büyük patlamadan hemen sonra evren kompleks yapıya sahip olmayan parçacıklarla doluydu. Karanlık madde normal maddeden daha yavaş hareket ettiği için kütleçekim etkisi ile çok daha çabuk bir araya gelmiş olmalı. Kozmik tarihimizin ilk 200 milyon yılında da işte bu karanlık madde kümelerinin oluşturduğu oluşumlar vardı. Ve bunlar da normal maddeyi kendi çevresinde toparlayarak ilk galaksilerin ve yıldızların oluşumunu tetiklemişti.
İşte araştırmacılara göre bu ilkel karanlık madde kümeleri az önce bahsettiğimiz WIMP parçacıklarından oluşuyorsa normal yıldızların oluşumuna çok benzer bir süreç söz konusu olabilir. Bu da daha önce hiç görüp duymadığımız yeni bir yıldız türünü işaret ediyor olabilir. Zira yıldızlar, bildiğimiz yıldızlar normal maddeden oluşan toz ve gaz bulutunun çökmesi sonucunda oluşur. Kütleçekim hidrojen ve helyum atomlarını sıkıştırarak bir noktadan sonra nükleer fisyonun oluşumunu başlatır. Ve yıldızın çekirdeği oluşur. Bir yıldızda bu kütleçekimin sıkıştırma etkisini fisyonla ortaya çıkan enerji dengeler.
Ama WIMP parçacıklarının yoğun olduğu oluşumlarda yok olma etkisinin de gücü ile nükleer fisyon hiç başlamaz ve bu denge dışa doğru bozulur. Ve devasa, güneş sistemini kaplayacak büyüklükte yıldızlar görebilirsiniz. İşte bu yıldızların yakıtı bu durumda karanlık maddedir. Karanlık yıldız dedikleri de bunlar.
Ama karanlık bir ifade sadece demiştik. Çünkü WIMP parçacıklarının birbirini yok etme etkisi ile saniyede trilyonlarca yok oluşun gerçekleştiği bu canavar yıldızlar aslında inanılmaz parlak yıldızlardır. Hatta bizim güneşimizden milyarlarca kat daha parlak oluşumlardan bahsediyoruz. İçinde bulunduğu galaksinin ışığını sönük gösterecek cisimler. Yani iddia özetle şu. Karanlık madde WIMP denen parçacıklardan oluşuyor olabilir. Bu normal madde ile etkileşime girmeyen ve birbirini yok eden parçacıklar da evrenin ilk zamanlarında ilk galaksilerin ve yıldızların oluşumunda rol oynamış olabililir. Bu arayışın sebebi ise temelde şu:
Özellikle James Webb ile de net olarak gördük ki evren henüz 300 milyon yaşındayken bile galaksiler vardı… Yani. Bu. Çok erken… Bu kadar kısa sürede galaksilerin oluşması… Yeterli zaman yok bir kere. Daha da ilginç olan şey ise şu: bu en erken galaksilere baktığımızda korkunç büyük süper kütleli kara delikleri de görüyoruz. Bizim galaksimizin merkezinde de olan kara deliklerden bahsediyoruz. Bunlar. Evrenin bu erken zamanlarında nasıl bu kadar çabuk oluşup nasıl bu kadar büyüyebildiler… Bu bildiğimiz modellere göre pek mümkün değil. İşte bu “karanlık madde” ve “karanlık yıldız” çalışmaları ve iddiaları buna cevap vermeye çalışıyor.
Temel sıkıntı ise baştan beri bahsettiğimiz WIMP parçacıkları konusunda herkes aynı fikirde değil. Hatta daha sonra axion adı verilen başka bir olgu karanlık madde adayı olarak öne sürüldü. Daha farklı adaylar da var ama işte… Asıl temel sorunlardan biri bu karanlık maddeyi çözebilmekte. Başta bahsettiğimiz ekip de çalışması ile karanlık yıldızları iddia ederek aslında ilk kara delikler ve galaksilerin oluşumuna açıklık getirmeye çalışıyorlar. Ancak çok büyük bir enerji ortaya çıkaran bizim henüz bilmediğimiz bir maddenin veya parçacığın bu işte bir parmağı olmalı diyorlar. Her şeyin başında, bu kara delikleri de, bu ilk galaksileri de oluşturan “karanlık yıldızlar” olmalı…
James Webb’in gördüğü bu çok erken galaksilerin de işte “galaksi” olmayabileceğini söylüyorlar. Bu belli belirsiz erken galaksi olarak gördüklerimizden bazıları aslında karanlık maddenin oluşturduğu karanlık yıldızlar olabilir diyorlar. Öyle çok da değil, içeriğinde %0,1 karanlık madde içeriği olan bir yıldızın zaten güneş sistemimizi kaplayacak büyüklükte olacağını ve bu yıldız içerisindeki karanlık madde etkileşimi hızlıca sona erdikten sonra çökerek kara deliklere dönüşmüş olabileceğini söylüyorlar.
Tabi bu başka bir sorun daha çıkarıyor. Bir iddiaya göre karanlık maddenin kaynağı evrendeki kara delikler olmalı. Ama eğer kara delikleri oluşturan karanlık madde ise… Yani yığınla soru var cevaplanacak. Ama bir yerlerde birileri bu soruların cevaplarını bulmaya çalışıyor. Bunu bilmek en güzeli belki de… Bir de “karanlık yıldız mı olurmuş”, yıldız tanımımızı değiştirmeyin durduk yere demeden önce şunu da söyleyeyim. Bu tip “egzotik” yıldızlara ilk aday bu karanlık yıldızlar değil. Janus Yıldızları var mesela. Bölünmüş yıldızlar. Yarısı hidrojen ve yarısı helyum olarak bipolar yaşayan yıldızlar… Garip. İki yüzlü yıldızlar bunlar.
Hibrit yıldızlar var ya da mesela. Thorne-Zytkow cisimleri olarak da bilinir. Standart, bildiğimiz yıldızların kalbinde “nötron” yıldızları bulunan çok garip cisimler bunlar. Ya da “bozon” yıldızları. Normalde yıldızlar bildiğimiz maddeyi oluşturan parçacıklar “fermiyonlardan” oluşur. Ama taşıyıcı olarak bildiğimiz “bozonlardan” da oluşan yıldızlar olabilir. Bunları kara deliklerden ayırmak çok zor olduğu için henüz bir keşif yapılabilmiş değil bu egzotik yıldızlarla alakalı… Dilerseniz bu egzotik cisimleri de ayrıca konuşalım ilginizi çektiyse…
Bu tip cisimler ise işte en temelinde bizim standart bilgi birikimimize saldırdığı için çok değerli. Evren de aslında bu egzotik cisimlerden veya maddeden bolca içeriyor. Hatta dibimizde, Jüpiter ve satürnde bile egzotik malzemeler var. Henüz bizim doğrudan üretemediğimiz, gözlemleyemediğimiz metalik hidrojen gibi maddeler var evrende. Kara delikler var bir kere… Daha ne olsun. Yani evren daha o kadar çok sürpriz barındırıyor ki. O kadar fazla gizem var ki çözülecek. Bilim yapmak çok eğlenceli bir bulmacayı çözmeye çalışmak gibi özünde aslında. Ama bu bulmacayı çözdüğümüzde her şeyin, tüm evrenin şifrelerini de çözeceğiz… Her şeyi çözemesek bile yolda kırdığımız küçük şifreler bile bizi bu kadar heyecanlandırıyorsa ya bir gün o teoriye ulaşırsak… Her şeyin teorisine. Ne olur o zaman acaba? Nasıl hissederiz?
Büyük bir aydınlanma mı yoksa hayal kırıklığı mı olur? Bilemiyorıum… Sizce? Tekrar grüşene dek.
