Başlangıç Kara Delikleri

Başlangıç kara delikleri, büyük bir yıldızın kütle çekimsel çöküşünden oluşan kara delikler değil; evrenin başlangıçtaki genişlemesi esnasında aşırı yoğun bir maddeden oluşmuş olan varsayımsal kara deliklerdir. Büyük Patlama Modeli’ne göre, Büyük Patlamanın ilk anlarında basınç ve sıcaklık aşırı derece yüksekti. Bu şartlar altında, maddenin yoğunluğundaki küçük dalgalanmalar yerel bölgelerde kara delik yaratacak kadar yoğunlaşmıştır. Buna rağmen,yoğunluğu fazla olan bölgeler evrenin genişlemesi nedeniyle kolayca dağılmış ve başlangıçtan beri var olan kara deliklerin durumlarını şu anda da devem ettirmelerine neden olmuş olurlardı. Başlangıç kara deliklerinin kütle oranlarının 1014 kg ile 1023 kg arasında değiştiği ve karanlık madde olabilecekleri iddia edilmiştir. Bu ihtimal küçük kütlelerin de karanlık madde olabilme ya da karanlık madde gibi davranabilme ihtimalinin olduğu düşüncesini doğurmuştur. Bu düşünce, kara deliklerin kütlelerinin hemen hemen küçük gezegenlerin kütleleri büyüklüğünde olacağından bizim dönemimize kadar varlıklarını sürdüremediklerini ve kütle çekimsel mercek gözlemleri içinde çok büyük olduklarını söyler.

Stephen Hawking 1974 yılında çok fazla sayıda eski ve nispeten küçük kara deliğin Samanyolu Galaksisi’nin ışık halkası bölgesinde bulunabileceğini kuramsallaştırmıştır. Bu kuramda, Stephen Hawking, tüm kara deliklerin kütleleri ile ters orantılı bir biçimde Hawking ışınımı yaydıklarını söylemiştir. Bu yayınım kütlelerine göre azaldığından, küçük kütleleli kara deliklerin çok küçük bir kaçış buharlaşması hissedeceği ve son fazda da megatonlarca hidrojen bombası patlamasına denk çok ağır bir ışınım patlaması yaratacakları söylenmiştir.

Kurallara uygun bir kara delik (üç güneşsel kütleye denk kütleli), evrenin şu anki yaşı içerisinde tüm kütlesini kaybedemez. Ancak başlangıçtaki kara delikler yıldız çekirdeğinin çökmesiyle oluşmadığından boyutları her şey olabilir. 1011 kg kütleli bir kara deliğin yaşam süreci evrenin yaşına eşittir. Eğer bu kadar küçük kütleli bir kara delikler Büyük Patlama esnasında oluştuysa, Samanyolu Galaksisi’ne nispeten yakın olanları gözlemleyebilmemiz gerekirdi. NASA’nın 2008 Haziranında fırlattığı Fermi Gamma Işını Uzat Teleskop Uydusu, bu tür buharlaşan başlangıç kara deliklerini aramak için fırlatılmıştır. Ancak, eğer kuramsal Hawking ışınımı gerçekte yoksa, bu tür çok eski kara delikleri gözlemlemek aşırı derecede zor olur, ve eğer gözlemlemek mümkün değilse, bunun nedeni çok küçük boyutlarda olmalarının kütleçekimsel etkileşimi engellemesindendir. Bu konuda ise eğer Dünya’nın yakınından bir kara delik geçmiş olsaydı belirgin bir sinyal tespit edilmiş olacağı söylenmiştir. Kara deliğin küçük çapından dolayı, çekirdek parçacığı ile kıyaslandığında daha büyük bir hıza sahip olacağından, bu tür eski kara delikler Dünya’ya herhangi bir zarar vermeden ve çekirdek parçacığında sanal olarak engellenmemiş birkaç etki bırakarak geçip gidebilirler. Başlangıç kara deliklerini tespit etmenin başka bir yolu da, yıldızların yüzeylerindeki ufak dalgalanmaları izlemektir. Eğer bir kara delik yıldızın üzerinden geçerse, yoğunluğu gözlemlenebilir titreşimlere neden olur.

Başlangıç kara deliklerinin buharlaşması için mümkün olan açıklamalardan biri gama ışını patlamasıdır. Ancak, bu açıklamanın mümkün olmadığı düşünülür. Başlangıç kara delikleri, kozmolojik tek kutup, kozmolojik bölgecik duvarı ve karanlık madde gibi problemler yüzünden de ortaya atılmıştır. Başlangıç kara deliği her boyutta olabileceğinden ve çok küçük olmak zorunda olmadığından, galaksilerin sonradan oluşumlarına da katkı sağlayabilir. Bu problemleri çözmeseler bile, başlangıç kara deliklerinin az bir miktarı (2010 itibarı ile sadece 2 orta derece kütleli kara delik duyurulmuştur) evrenin başlarındaki yoğunluk dalgalanmalarının tayfını kısıtlamalarında kozmologlara yardımcı olmuştur.

Genel görelilik kuramı en küçük başlangıç karadeliğinin şimdiye kadar çoktan buharlaşmış olduğunu öngörür, ancak eğer dört tane uzaysal boyut varsa –sicim kuramında öngörüldüğü gibi- bu durum kütle çekiminin küçük ölçeklere etkisini ve “özündeki buharlaşmayı yavaşlatmayı” etkilerdi. Bu da galaksimizde binlerce kara delik olacağı anlamına gelebilir.

Bunu, bilim insanları Fermi Gamma ışını Uzay Teleskobu’nu 11 Haziran 2008’de yörüngeye bırakarak test etmiştir. Eğer gama ışın patlamasında özel bir parazitlenme gözlemleselerdi bu sicim kuramı ve başlangıç kara delikleri için ilk dolaylı kanıt olabilirdi.