Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin gözlemleri, evrenin ‘kayıp’ %70’lik kısmının muhtemel bir kaynağı olarak karanlık enerjiye işaret ediyor.
Eski ve uykuda olan galaksilerden yapılan ölçümler, kara deliklerinin beklenenden daha fazla büyüdüğünü göstererek, Einstein’ın yerçekimi teorisinde öngörülen bir olguyla uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, evrenimizi anlamamız için ortaya atılan bilimsel formüllere yeni bir şey eklenmesine gerek kalmayabilir: Kara delikler, Einstein’in ortaya koyduğu yerçekimi teorisi ile uyumluluk gösteriyor.
Dokuz ülkede 17 araştırmacı ekibinin liderliğini yapan Hawai Üniversitesi’nin yanı sıra, İngiltere’nin Imperial College London ve STFC RAL Space fizikçilerinin de dahil olduğu bir çalışma sonucunda bu sonuçlara elde edildi. Çalışma, The Astrophysical Journal ve The Astrophysical Journal Letters dergilerinde iki makale olarak yayınlandı.
Çalışmanın ortak yazarlarından olan Imperial College’taki Fizik Bölümü’nden Dr. Dave Clements, , “Bu gerçekten şaşırtıcı bir sonuç. Başlangıçta kara deliklerin zaman içinde nasıl büyüdüklerini gözlemek üzere çalışmalara başlamıştık ama şimdi kozmolojinin en büyük problemlerinden birinin cevabını bulmuş olabiliriz” dedi.
Çalışmanın ortak yazarlarından STFC RAL Space’ten Dr. Chris Pearson, “Eğer teori doğruysa, o zaman bu kozmolojinin tamamını devrim niteliğinde bir değişime uğratacak, çünkü en az 20 yıldır kozmologları ve teorik fizikçileri rahatsız eden karanlık enerjinin kökeni için bir cevaba sahibiz” dedi.
Yerçekimi karanlık enerjiye karşı
1990’larda, evrenin genişlemesinin hızlandığı keşfedildi – her şey birbirinden hızla uzaklaşıyordu. Bu açıklaması zor bir durumdu. Evrendeki tüm nesneler arasındaki yerçekimi çekim kuvveti, genişlemeyi yavaşlatması gerekiyordu.
Bunu açıklamak için, bir “karanlık enerji”nin, yerçekiminden daha güçlü bir şekilde şeyleri iten sorumlu kuvvet olduğu öne sürüldü. Bu, Einstein’ın önerdiği ancak daha sonra reddettiği bir kavramla ilişkilendirildi – yerçekimine karşı çıkan ve evrenin çökmesini engelleyen bir “kozmolojik sabit”.
Bu kavram, evrenin hızlanan genişlemesi keşfedildikten sonra yeniden canlandırıldı ve ana bileşeni, vakum-çekim enerjisi olarak adlandırılan uzay-zamanın içinde bulunan bir tür enerjiydi. Bu enerji, evreni daha da uzaklaştırarak genişlemeyi hızlandırıyor.
Ancak kara delikler, özellikle merkezlerinde her şeyin “tekillik” adı verilen bir olguyla çökmesine neden olan son derece güçlü yerçekimi kuvvetiyle mücadele eden bir sorun oluşturdu.
Yeni bulgular, kara deliklerin, çekim enerjisi içerdikleriyle uyumlu bir şekilde kütle kazandıklarını göstererek, karanlık enerjinin bir kaynağı sağladıklarını ve merkezlerinde tekil noktaların oluşması gerekliliğini ortadan kaldırdıklarını göstermektedir.
Kara Deliklerin Büyüme Sancıları
Çalışmada, dokuz milyar yıllık kara delik evriminin incelenmesi sonucunda bulgular elde edildi. Kara delikler, devasa yıldızların hayatlarının sonuna gelmesiyle oluşuyorlar. Galaksilerin merkezlerinde bulunduklarında ise süper kütleli kara delikler olarak adlandırılırlar. Süper kütleli kara delikler, Güneşimizden daha küçük bir alanda Güneş’in milyarlarca katı kütlenin muazzam bir yerçekimi yaratarak sıkışmasıyla meydana gelirler.
Kara delikler, yıldızları yutarak veya diğer kara deliklerle birleşerek büyüyebilirler. Bu etkilerin yalnızca, süper kütleli kara deliklerin büyümesini açıklayıp açıklayamayacağını keşfetmek için ekip, dokuz milyar yıllık verileri inceledi.
Araştırmacılar, evrende erken evrimleşen ve ardından uykuya dalmış olan dev eliptik galaksilere odaklandı. Uykuda olan galaksiler, yıldız oluşturma işlemini tamamlamışlar ve merkezlerindeki kara deliklerin emebileceği az malzeme bırakmışlardır, bu da herhangi bir ileri büyümenin bu normal astrofiziksel süreçlerle açıklanamayacağı anlamına gelir.
Genç oldukları zaman gözlemlenen uzak galaksilerle (distant galaxies) yaşlı ve ölmüş olan yerel eliptik galaksilerin gözlemlerinin karşılaştırılması, emilim veya birleşme yoluyla tahmin edilenden daha büyük bir büyüme göstermiştir: bugünkü kara deliklerin, dokuz milyar yıl öncesine göre 7 ila 20 kat daha büyük olduğu gözlemlendi.
Kozmolojik bağlantı
Evren’in evrimindeki farklı noktalarda yer alan ilgili galaksi popülasyonlarıyla yapılan daha fazla ölçüm, evrenin boyutu ile siyah deliklerin kütlesi arasında iyi bir uyum gösteriyor. Bu ölçümler, evrende ölçülen karanlık enerjinin kara deliklerin oluşturduğu çekim-vakum enerjisi tarafından açıklanabileceğini göstermektedir.
Bu, siyah deliklerin aslında vakum enerjisi içerdiğine ve evrenin genişlemesiyle “bağlantılı” olduklarına, evren genişledikçe kütlesinin arttığına dair ilk gözlemsel kanıttır. Bu olaya “kozmolojik bağlantı” denir. Eğer daha fazla gözlem bunu doğrularsa, kozmolojik bağlantı, bir siyah deliğin ne olduğuna dair anlayışımızı yeniden tanımlayacaktır.
Çalışmanın birinci yazarı olan ve eski bir Imperial doktora öğrencisi olan Duncan Farrah, “Gerçekte, uzun bir zaman ölçeğinde tipik siyah delik çözümlerinin sizin için çalışmadığına dair kanıt var ve karanlık enerjinin önerilen ilk astrofizik kaynağına sahibiz” dedi.
Farrah, “Ancak bu, başka insanların karanlık enerji kaynakları önermediği anlamına gelmiyor, ancak bu, karanlık enerjinin bir kaynağı olarak evrene yeni bir şey eklemediğimiz ilk gözlemsel makaledir: Einstein’ın yerçekimi teorisindeki siyah delikler karanlık enerjidir” dedi.
Kaynak: Imperial College London
