13 Şubat 2023'te Sicilya yakınlarında Akdeniz'in altına bir tür kozmik top atıldı. Bu, nötrino adı verilen, derinliklerde neredeyse ışık hızıyla ilerleyen ve 220 petavoltluk devasa bir enerji taşıyan atom altı bir parçacıktı. Varlığı, Kilometre Küp Nötrino Teleskobu veya KM3NeT adı verilen yeni bir su altı gözlemevi tarafından tespit edildi.
Nature dergisinde geçen yıl yapılan bir araştırmaya göre, nötrino, Dünya'daki çarpıştırıcılarda üretilen herhangi bir parçacıktan 100.000 kat daha enerjikti ve astrofizikçilerin, nötrinoların gökyüzünün hangi kısmından geldiğini kolayca açıklayabileceklerinden daha enerjikti. Ancak astrofizikçiler çalışıyor ve bazıları gerçekten iddialı bir açıklama önerdi: Bu kozmik top, patlayan bir kara delikten geldi; o kadar yoğun bir nesne ki, ışığın bile yerçekiminden kaçması mümkün değil.
1974'te teorik fizikçi Stephen Hawking, kara deliklerin sızdığını ve sonunda patladığını, yüzyıllardır Büyük Patlama'nın bir tür mini kopyası halinde hapsolmuş enerjiyi serbest bıraktığını hesapladı. Ama onu şimdiye kadar hiç kimse görmedi.
Hawking ayrıca Büyük Patlama sırasında çok sayıda küçük kara deliğin oluşmuş olabileceğinden şüpheleniyordu. Bazı gökbilimciler, uzaya dağılmış bu tür kara deliklerin, maddi evrenin çoğunu oluşturan gizemli karanlık maddenin bir kısmını veya tamamını temsil edebileceğini söylüyor.
Hawking ve o zamanki asistanı Bernard Carr'ın (şu anda Londra Queen Mary Üniversitesi'nde) yaptığı hesaplamalara göre, iğne deliği büyüklüğünde ama bir asteroit kadar büyük olan bu ilkel kara deliklerin bazıları (eğer varsa) şu anda patlıyor olmalı. Böyle bir patlamayı gözlemlemek Hawking'in hipotezini doğrulayacaktır. Aynı zamanda yeni madde ve enerji biçimlerini ortaya çıkarabilir ve uzay ve zamanın kökeni hakkında yeni ipuçları sağlayabilir.
Bu, tek bir atom altı parçacığın ifadesine bakarak belirlenecek çok şey var. Maryland Üniversitesi'nden araştırmacı Erik K. Blaufuss, Nature dergisindeki bir makalesinde, diğer eksikliklerin yanı sıra, yeni su altı dizisinin nötrinoların geldiği yönleri belirlemede hala iyi olmadığını söyledi. Dolayısıyla kuasarların toz nedeniyle karartılması gibi başka açıklamalar da ortaya çıkabilir.
MIT'de fizik ve bilim tarihi profesörü olan ve bu sözde ilkel kara deliklerin olasılıklarını araştıran bir gruba liderlik eden David Kaiser, “Keşfettiklerimiz orada ne olduğuna bağlı” dedi.
Amherst'teki Massachusetts Üniversitesi'nden parçacık fiziği uzmanı Michael Baker da aynı görüşte. “Açıklamamız gereken gerçek verilerimiz var” dedi. “Şu anda bunu nasıl açıklayacağımızı bilmiyoruz.”
Akdeniz nötrinosu, pencereden süzülen ay ışığı gibi sıradan maddelerin içinden geçen, zar zor var olan doğal yaratıklardan oluşan bir kabileden biridir. Parçacıkların kütleleri ölçülemeyecek kadar küçüktür; Uzun bir süre ışık hızında hareket ettikleri varsayılıyordu.
Ancak nötrinolar astronomi ve kozmolojide her zaman adından söz ettirmiştir. Büyük Patlama sırasında madde ve antimaddenin neden birbirini iptal edip boş bir evren yaratmadığına dair teorilere bulaştılar.
Gökbilimciler nötrinoları suyun içinden geçerken yaydıkları ışık parıltılarını tespit ederek yakalayabilir ve izleyebilirler. Antarktika buzuna gömülü bir dizi dedektör olan IceCube, kuasarlardan, Güneş'ten, Samanyolu'nun merkezinden ve kozmik şiddetin diğer bölgelerinden kaynaklanan nötrinoları kaydetti. Ancak IceCube aynı zamanda olağan şüphelilerin hiçbirinden gelmeyen yarım düzine yüksek enerjili nötrinoyu da kaydetti.
İlk bakışta Akdeniz nötrinosu da bariz bir adaydan gelmiyordu.
Irvine'deki California Üniversitesi'nden fizikçi Shirley Weishi Li ve meslektaşları, nötrinonun rapor edilmesinden kısa bir süre sonra bir makalede “Sonuçlarımız, KM3NeT olayının muhtemelen yeni bir astrofizik kaynağın ilk gözlemi olduğunu gösteriyor” dedi.
Dr. Kaiser'in bu kaynağın ne olabileceğine dair zaten bir fikri vardı: Hawking'in minik kara delikleri.
Dr. Kaiser, fikrin bir şaka olarak başladığını ancak kendisi ve yüksek lisans öğrencisi Alexandra Klipfel'in varsayımsal matematiği çürütmesiyle ağırlık kazandığını hatırladı.
“Eğer kara delikler yalnızca ölü yıldızlardan oluşmuş olsaydı, hiç kimse Hawking radyasyonunu görmeyi asla ummazdı” dedi. İlkel kara deliklerin farklı kütleleri ve farklı yaşam süreleri olduğunu belirtti: “Bazıları şu anda patlıyor.”
Eylül ayında Physical Review Letters'da yayınlanan bir makalede Dr. Kaiser ve Bayan Klipfel, eğer ilksel kara delikler uzun zamandır aranan karanlık maddenin açıklaması olsaydı, bilim adamlarının her yıl Samanyolu yakınındaki her kübik ışık yılında yaklaşık 40 kara delik patlamasının meydana gelmesini beklemeleri gerektiği sonucuna vardılar.
Ayrıca, bu ilkel kara deliklerden birinin, Dünya'ya ortalamaların önerdiğinden daha yakın olması durumunda, yaklaşık 20 milyar mil uzakta, Oort bulutundaki güneş sisteminin kenarında, Akdeniz nötrinosunu üretebileceğini de hesapladılar.
Normalde böyle bir patlama, Çin'in Sichuan kentindeki Büyük Yüksek İrtifa Hava Yağmuru Gözlemevi'nden gökyüzünde bir gama ışını patlaması olarak görülebilirdi. Ancak yakın zamanda düzenlenen bir MIT sempozyumunda Bayan Klipfel, nötrinonun geldiği gökyüzü bölgesinin o sırada gözlemevinin görüş alanı içinde olmadığını söyledi. Tüm gösterinin yalnızca bir veya iki dakika sürdüğünü ekledi, ancak bu kadar yakında tekrar meydana gelirse patlamayı görme şansı var.
Dr. Kaiser, grubunun keşif iddiasının bulunmadığını vurguladı. Haklı olma şanslarının yaklaşık yüzde 8 olduğunu belirtti; bu, 2-sigma olarak adlandırılan bir önem taşıyor; bu, dünyayı sarsacak bir rakamdan çok daha az.
İlkel kara deliklerin karanlık maddeyi açıklamanın mümkün olduğunu göstermenin sadece “standart bileşenler” (sıradan Einstein yerçekimi ve bilinen parçacıklar) kullanılması meselesi olduğunu ekledi. “Hepsi yeni malzemeler olmadan birbirine uyuyor ve bunun gerçekten harika olduğunu düşünüyorum” dedi.
İki saat batıda, Amherst'teki Massachusetts Üniversitesi'nde göz atın. Dr. Baker ve parçacık fiziği meslektaşları, karanlık maddenin kimliğine dair içgörüler elde etmek için KM3NeT ve IceCube verilerini de incelediler. Geçen baharda yayınlanan bir makalede, bir kara delik nihayet patladığında, sadece bilinen parçacıkları (Standart Modelin içeriğini) değil, aynı zamanda bilim tarafından bilinmeyen parçacıkları ve güçleri de püskürterek “demokratik olarak” patlayacağını buldular.
Aslında, Büyük Patlama'nın kendisi gibi, patlayan bir kara delik de nihai parçacık hızlandırıcı olabilir ve doğanın repertuarının karanlık maddeden sorumlu olabilecek önceden bilinmeyen yönlerini ortaya çıkarabilir.
Dr. Baker ve meslektaşları, karanlık madde öğrencileri tarafından önerilen popüler bir teoriyi kullanarak, bunun nasıl çalışacağına dair sözde oyuncak modelini sundular.
Karanlık madde araştırmacılarının sıklıkla bahsettiği varsayımsal şüpheliler, sıradan ışıktan sorumlu olan elektromanyetik kuvvetlerin görünmez analogları olan “karanlık” fotonlar ve “karanlık” elektrik yükleridir.
Dr. Baker ve meslektaşları, bu “karanlık” elektrik yükleriyle dolu kara deliklerin buharlaşması ve patlamasının daha uzun süreceğini söylüyor. Bu onların, aniden aydınlanıncaya ve sonunda herhangi bir karakteristik gama ışını patlaması meydana gelmeden ortadan kaybolana kadar görülmeden ve şüphelenilmeden gizlenmelerine olanak tanıdı.
Dr. Baker'ın ekibinin bir üyesi olan Andrea Thamm, “Orada bu kara deliklerin büyük bir popülasyonu olabilir, ancak yayılmadıkları için onları hiçbir şekilde gözlemleyemiyoruz” dedi.
Dr. Baker şunları söyledi: “Kuramcılar olarak bizim görevimiz, tüm deneysel gözlemlerle tutarlı olan olasılıklar alanını doldurmaktır.” Şöyle ekledi: “Büyük bir birleşik teori yazmadık” – Albert Einstein'ın boşuna takip ettiği her şeyin efsanevi teorisi – “ancak çalışmamızın, tabiri caizse, böyle bir şeyin mümkün olabileceğini göstermeye yönelik ilk adım olduğunu söyleyebilirim.”
Büyük Birleşik Teorinin, hatta kara deliklerin veya karanlık maddenin daha derin bir görüşünün yakın olup olmayacağı doğanın kaprislerine bağlıdır.
Hawaii Üniversitesi'nden kıdemli nötrino uzmanı John Learned, bir e-postada “Eğlenceli gerçek şu ki, Akdeniz nötrinosu daha fazlası bulunana kadar bir sır olarak kalacak” dedi. “Oldukça keyifli” dedi ve ekledi, “Ve yapabileceğimiz tek şey beklemek ve görmek. (Ve elbette daha fazla alet yapmak.) Bilim harika değil mi?”
Bir yanıt yazın