Gaz Devlerindeki Karanlık Madde, Tespit Edilebilir Kara Deliklere Dönüşebilir!

Bugüne kadar, güneş sistemimizin dışında 5.000’den fazla öte gezegen keşfedildi; bu da bilim insanlarına gezegen evrimini inceleme ve dünya dışı yaşam olasılığını gözden geçirme imkânı veriyor. Physical Review D dergisinde yayımlanan yeni bir UC Riverside araştırması, öte gezegenlerin karanlık madde araştırmalarında işimize yarayabileceğini öne sürüyor.

Teorik Hesaplamalar

Evrendeki tüm maddenin %85’ini oluşturduğu düşünülen karanlık madde parçacıkları, uzun süreler boyunca Jüpiter büyüklüğündeki ötegezegenlerin çekirdeklerinde birikebilir. Hesaplamalar bu parçacıkların yavaşça gezegen çekirdeklerine doğru kaydığını ve burada bir kara delik oluşturma potansiyeli taşıdığını gösteriyor. Danışmanı Hai-Bo Yu’yla birlikte bu sonuçları elde eden çalışmanın ilk yazarı, Fizik ve Astronomi bölümünde lisansüstü öğrenci Mehrdad Phoroutan-Mehr şunları söylüyor:

Eğer karanlık madde parçacıkları yeterince ağır ve yok olmayan türden ise sonunda küçük bir kara delik oluşturacak şekilde çökebilirler. Bu kara delik daha sonra büyüyerek tüm gezegeni yutabilir ve onu orijinal gezegenle aynı kütleye sahip bir kara deliğe dönüştürebilir. Bu sonuç yalnızca süper ağır yok olmayan türden bir karanlık madde modeli ile mümkündür.

Süper kütleli yok olmayan karanlık madde modeline göre parçacıklar birbirlerini yok etmiyor; gezegenler tarafından yakalanıp enerjiyi kaybederek çekirdeğe doğru kütleçekimsel etkilerle sürükleniyor; orada birikerek bir kara delik haline gelebiliyorlar. Phoroutan-Mehr şöyle devam ediyor:

Farklı boyut, sıcaklık ve yoğunluktaki gaz devi ötegezegenlerde, kara delikler gözlemlenebilir zaman aralıkları içinde oluşabilir; hatta aynı ötegezegen zaman içinde birden fazla kara deliğin oluşumuna yol açabilir.

Bu sonuç, özellikle galaksi merkezimiz gibi karanlık madde yönünden zengin olduğu düşünülen bölgelerde, süper ağır karanlık madde parçacıklarını tespit etmek için öte gezegen gözlemlerinin nasıl kullanılabileceğini gösteriyor.

Araştırma ekibinde ayrıca Dünya ve Gezegen Bilimleri bölümünden doktora sonrası araştırmacı Tara Fetherolf yer alıyor. Phoroutan-Mehr, astronomların bugüne dek sadece güneş kütlesinden büyük kara delikleri tespit ettiğini; çoğu teorinin kara deliklerin en az bu büyüklükte olması gerektiğini öne sürdüğünü belirtiyor:

Bir gezegen kütlesinde bir kara delik keşfetmek büyük bir buluş olur. Bu, makalemizin tezini destekler ve gezegen büyüklüğündeki kara deliklerin yalnızca erken evrende oluşabileceği şeklindeki genel kabule bir alternatif sunar.

Phoroutan-Mehr'e göre, öte gezegenler karanlık madde araştırmalarında pek kullanılmamıştır, çünkü bilim insanları henüz yeterli veriye sahip değildir:

Ancak son yıllarda ötegezegenler hakkındaki bilgilerimiz önemli ölçüde artmıştır ve yakında gerçekleştirilecek birkaç uzay görevi daha ayrıntılı gözlemler sağlayacaktır. Bu artan veri hacmiyle, ötegezegenler farklı karanlık madde modellerini test etmek ve irdelemek için kullanılabilir.

Phoroutan-Mehr, geçmişte bilim insanlarının karanlık maddeyi güneş, nötron yıldızları ve beyaz cüceler gibi nesneleri gözlemleyerek araştırdıklarını çünkü farklı karanlık madde modellerinin bu nesneleri farklı şekillerde etkileyebileceğini de söylüyor. Örneğin, bazı modeller karanlık maddenin nötron yıldızlarını ısıtabileceğini öne sürüyor.

Dolayısıyla, eski ve soğuk bir nötron yıldızını gözlemlersek karanlık maddenin teorik olarak onları ısıtması beklendiğinden, karanlık maddenin belirli özelliklerininin tahmin ettiğimiz gibi olmadığını anlayabiliriz.

Karanlık maddeye dönüşmemiş birçok ötegezegenin (ve güneş sistemimizdeki Jüpiter'in) bilim insanlarının süper ağır, yok olmayan karanlık madde modeli gibi karanlık madde modellerini elemesine veya düzeltmesine yardımcı olabileceğini ekleyen Phoroutan-Mehr, şunları ekliyor:

Astronomlar gezegen büyüklüğünde kara deliklerden oluşan bir popülasyon keşfederse, bu süper ağır yok olmayan karanlık madde modelini destekleyen güçlü bir kanıt sunabilir. Daha fazla veri toplamaya ve gezegenleri daha ayrıntılı olarak incelemeye devam ettikçe ötegezegenler karanlık maddenin doğası hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.

Phoroutan-Mehr, karanlık maddenin ötegezegenler ve muhtemelen güneş sistemimizdeki gezegenler üzerinde bir başka olası etkisinin, onları ısıtması veya yüksek enerjili radyasyon yaymalarına neden olması olduğunu belirtiyor ve sözlerini şöyle sonlandırıyor:

Bugün elimizde olan cihazlar bu etkileri algılama konusunda yeterince hassas değil; ancak gelecekte yeni teleskoplar ve uzay görevleri bu etkileri tespit edebilir.