Karanlık Yıldızlar

Eduard Muzhevskyi / Science Photo Library

Karanlık Madde

Evrenin büyük ölçekteki yapısı ile ilgili çeşitli veriler, bugün doğru olarak kabul edilen fiziksel kuramlarla açıklanamıyor. Bu soruna bir çözüm olarak öne sürülmüş hipotezlerden biri, evrenin ışıkla (elektromanyetik kuvvet aracılığıyla) etkileşmediği için görülemeyen bir tür karanlık madde ile dolu olduğu. Bugün karanlık maddenin gerçekten de var olup olmadığı, eğer varsa doğasının ne olduğu tartışma konusu.

Karanlık madde ile ilgili öne çıkan düşüncelerden biri; karanlık maddenin henüz keşfedilememiş, zayıf kuvvet aracılığıyla etkileşen, kütleli temel parçacıklardan (WIMP) oluştuğu.

Karanlık Yıldızlar

Sıradan yıldızların yaydığı enerjinin kaynağı füzyon tepkimeleridir. Güneş ve benzeri yıldızların çekirdeklerinde meydana gelen çekirdek tepkimeleri sırasında protonlar kaynaşarak alfa parçacıklarını (helyum atomu çekirdeklerini) oluştururken yüksek miktarda enerji açığa çıkar.

Mark Garlick / Science Photo Library

Douglas Spolyar, Katherine Freese ve Paolo Gondolo 2008 yılında Physical Review Letters’ta yayımladıkları bir makalede, evrende ortaya çıkan ilk yıldızlar arasında, birbirini yok ederek enerjiye dönüşen WIMP türü karanlık madde parçacıklarından güç alan yıldızların da olabileceğini iddia ettiler. Araştırmacılar, makalelerinde bu yıldızların nasıl oluştuğu ile ilgili bir mekanizma da öne sürdüler. Özetle karanlık yıldızların oluşum süreci şöyle ilerliyor: Oluşmakta olan ilk gök adalarda hidrojen ve helyumun yanı sıra yüksek yoğunluklu karanlık madde topakları da vardı. Hidrojen ve helyum gazları soğuyarak küçük bir hacmin içine sıkışırken karanlık maddeyi de kendilerine doğru çekiyordu. Yoğunluk arttıkça karanlık madde parçacıkları daha sık bir biçimde birbirlerini yok ederek enerjiye dönüşmeye başladı. Ortaya çıkan yüksek ısı, gaz bulutunun füzyon tepkimelerinin başlamasını sağlayacak kadar yoğunlaşmasını engelledi. Ancak gaz bulutu etraftan hidrojen, helyum ve karanlık madde yakalayarak büyümeye devam etti. Böylece karanlık madde parçacıklarının yok olarak enerjiye dönüşmesinden güç alan, sıradan yıldızlara kıyasla çok daha düşük yoğunluklu ancak çok daha parlak karanlık yıldızlar ortaya çıktı. Araştırmacıların tahminlerine göre karanlık yıldızların kütlesinin Güneş’inkinin milyonlarca katına, parlaklıklarınınsa Güneş’inkinin yaklaşık on milyar katına çıkması mümkün.

Karanlık Yıldız Adayları

Cosmin Ilie, Jillian Paulin ve Katherine Freese yakın zamanlarda Proceedings of the National Academy of Sciences (USA)’da yayımladıkları bir makalede, daha önceleri JWST ile yapılan gözlemlerle keşfedilen üç gök cisminin aslında karanlık yıldızlar olabileceğini öne sürdüler. JADES-GS-z13-0, JADES-GS-z12-0 ve JADES-GSz11-0 adı verilen bu gök cisimleri 2022 yılında keşfedilmiş ve gök ada olarak sınıflandırılmıştı. Bilimsel çalışmalar, bu gök cisimlerinin Büyük Patlama’dan 320-400 milyon yıl sonraki döneme ait olduğunu gösteriyor.

Detlev Van Ravenswaay / Science Photo Library

James Webb Uzay Teleskobu

Gelecekte karanlık yıldızlar olduğu öne sürülen gök cisimlerinin özelliklerinin JWST ile detaylı bir biçimde incelenmesi planlanıyor. Elde edilecek sonuçların iddiayı doğrulaması, karanlık madde araştırmaları açısından çok önemli bir gelişme olacak. Ayrıca karanlık yıldızların varlığı bir başka sorunun çözümüne de yardımcı olabilir. JWST görev yapmaya başladıktan sonra elde edilen veriler, evrenin ilk dönemlerindeki büyük gök ada sayısının “kozmolojinin standart modeli” kullanılarak yapılan tahminlerdekinden daha yüksek olduğunu gösterdi. Eğer daha önceleri gök ada olarak sınıflandırılan bu gök cisimlerinin bir kısmı karanlık yıldızlarsa, gözlemsel veriler kozmolojinin standart modeli ile daha uyumlu hâle gelecektir.