Uluslararası bir araştırma ekibi, merkezinde ilkel kara delikler bulunan yıldızların “Hawking yıldızları”nın normal yıldızları taklit edebileceğini ve karanlık madde ile evrenin erken dönemlerini keşfetmeye yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Kredi bilgileri: SciTechDaily.com
Varsayımsal bir senaryoda, küçük, ilkel kara delikler yeni oluşan yıldızlar tarafından yakalanabilir. Max Planck Astrofizik Enstitüsü’ndeki araştırmacıların liderliğindeki uluslararası bir ekip, “Hawking yıldızları” olarak adlandırılan bu yıldızların evrimini modelledi ve birçok açıdan normal yıldızlara benzeyen şaşırtıcı derecede uzun ömürlere sahip olabileceklerini keşfetti. Asterosismoloji bu tür yıldızların tanımlanmasına yardımcı olabilir ve bu da ilkel kara deliklerin varlığını ve bunların karanlık madde bileşeni olarak rolünü test edebilir.
Hadi bilimsel bir çalışma yapalım: Büyük Patlama’dan hemen sonra çok sayıda çok küçük kara deliklerin (ilkel kara delikler olarak da bilinir) yaratıldığını varsayarsak, bunların bir kısmının yeni yıldızların oluşumu sırasında yakalanmış olması mümkündür. Bu, yıldızı ömrü boyunca nasıl etkiler?
Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nün (MPA) yıldız bölümü yöneticisi Selma de Mink, “Bilim insanları bazen daha fazlasını öğrenmek için çılgınca sorular soruyor” diyor. “Böyle ilkel kara deliklerin var olup olmadığını bile bilmiyoruz ama yine de ilginç bir düşünce deneyi yapabiliriz.”
İlkel kara delikler, Evrenin çok erken dönemlerinde, bazıları asteroit kadar küçük olanlardan binlerce güneş kütlesine kadar geniş bir kütle aralığına sahip olarak oluşmuş olmalı. Karanlık maddenin önemli bir bileşenini oluşturmalarının yanı sıra, günümüz galaksilerinin merkezindeki süper kütleli kara deliklerin tohumları olabilirler.
Sanatçının bir düşünce deneyinde Güneş’in merkezine küçük bir kara delik yerleştirme izlenimi. Katkıda bulunanlar: © MPA, arka plan resmi: Wikimedia/Creative Commons.
Çok küçük bir olasılıkla, yeni oluşan bir yıldız bir yıldız yakalayabilir. Kara delik bir asteroitin veya küçük bir ayın kütlesine sahip olacak ve bu daha sonra yıldızın merkezini işgal edecek. Böyle bir yıldıza, bu fikri ilk kez 1970’lerde bir makalede öne süren Stephen Hawking’in adını taşıyan “Hawking yıldızı” denir. Böyle bir Hawking yıldızının merkezindeki kara delik, kara deliği beslemek için gazın içeri girişi dışarı akan parlaklık nedeniyle engellendiğinden, yalnızca yavaş büyüyecektir.
Uluslararası bir bilim insanları ekibi, böyle bir yıldızın evrimini, kara delik için çeşitli başlangıç kütleleri ve yıldız merkezi için farklı birikim modelleri ile modelledi. Şaşırtıcı sonucu: Kara deliğin kütlesi küçük olduğunda, yıldız aslında normal bir yıldızdan ayırt edilemez.
MPA Doktora Sonrası ve şu anda Yardımcı Doçent olan Earl Patrick Bellinger, “Merkezlerinde bir kara delik barındıran yıldızlar şaşırtıcı derecede uzun yaşayabilir” diyor. Yale Üniversitesi, çalışmayı yöneten kişi. “Güneşimizin merkezindeki Merkür gezegeninde biz fark etmeden bu kadar büyük bir kara deliğe bile sahip olabiliriz.”
Bu iki diyagram, Güneş kütlesine sahip olmayan (solda) ve başlangıç kütlesi asteroit benzeri olan kara deliği olan (sağda) bir yıldızın radyal evrimini göstermektedir. Siyah düz çizgi fotosferin yarıçapını, dikey kesikli çizgi ise Güneş’in mevcut yaşını gösterir. Kırmızı bölge, nükleer füzyonda hidrojenin helyuma dönüştüğü yeri gösterir; bu, kara delik gözle görülür şekilde büyümeye başlayana kadar güneş ışığının büyük kısmını sağlar (kara bölge; daha düşük yaşlar için kara delik bu çizimde görülemeyecek kadar küçüktür). . Kara delik, yıldızın en iç kısımlarını karıştıran konveksiyonu (kapakları) çalıştırır. Y eksenlerinin farklı ölçeklendirmelerine dikkat edin Kredi: © MPA
Böyle bir Hawking yıldızı ile normal bir yıldız arasındaki temel fark, çekirdeğe yakın olması ve kara deliğin birikmesi nedeniyle konvektif hale gelmesidir. Yıldızın yüzeyindeki özelliklerini değiştirmeyecek ve mevcut tespit yeteneklerinden kaçacaktır. Bununla birlikte, gökbilimcilerin bir yıldızın içini araştırmak için akustik salınımları kullandığı nispeten yeni bir alan olan asterosismoloji kullanılarak tespit edilebilir.
Ayrıca daha sonraki evrimlerinde, kırmızı dev aşamasında, kara delik karakteristik imzalara yol açabilir. PLATO gibi gelecek projelerle bu tür nesneler keşfedilebilir. Bununla birlikte, çeşitli kütle ve metaliklikteki yıldızlara kara delik yerleştirmenin sonuçlarını belirlemek için daha fazla simülasyona ihtiyaç vardır.
Eğer ilksel kara delikler gerçekten de bu olaydan kısa bir süre sonra oluşmuşsa Büyük patlamaHawking yıldızlarını aramak onları bulmanın bir yolu olabilir. Araştırmanın ortak yazarı, Illinois Devlet Üniversitesi’nden Profesör Matt Caplan, “Güneş bir alıştırma olarak kullanılsa da, Hawking yıldızlarının küresel kümelerde ve aşırı zayıf cüce gökadalarda yaygın olacağını düşünmek için iyi nedenler var” diye belirtiyor.
“Bu, Hawking yıldızlarının hem ilkel kara deliklerin varlığını hem de onların karanlık madde olarak olası rollerini test etmek için bir araç olabileceği anlamına geliyor.”
Referans: Earl P. Bellinger, Matt E. Caplan, Taeho Ryu, Deepika Bollimpalli, Warrick H. Ball, Florian Kühnel, R. Farmer, SE de Mink ve Jørgen Christensen-Dalsgaard tarafından yazılan “Merkezi Kara Delikli Güneş Evrimi Modelleri”, 13 Aralık 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad04de