İlkel karadelikler, evrenin ilk yıldızlarına yol gösterdi mi?

Evrenin yaklaşık 13.8 milyar yıl önce, Büyük Patlama (Big Bang) olarak adlandırılan devasa bir enerji patlamasıyla oluştuğu, günümüzde en kabul gören kozmolojik modeldir. Bu teoriye göre, başlangıçta sonsuz yoğunlukta ve sıcaklıkta olan bir nokta, ani bir genişleme süreciyle zaman, uzay ve maddeyi yarattı. İlk birkaç saniye içinde temel parçacıklar oluştu; protonlar, nötronlar ve elektronlar. Takip eden yüzbinlerce yıl boyunca, bu parçacıklar birleşerek hidrojen ve helyum gibi basit atomları oluşturdu.

Ancak yıldızların ve galaksilerin doğuşu bu süreçten çok daha sonra gerçekleşti. Bu oluşumların başlamasında hangi süreçlerin etkili olduğu ise hâlâ bir araştırma konusu. Özellikle de, Büyük Patlama’dan hemen sonra oluştuğu öne sürülen “ilkel karadeliklerin (primordial black holes)” bu evrimde oynadığı rol son yıllarda oldukça dikkat çekiyor. Space.com’da yayımlanan bir haberde de belirtildiği gibi, bazı astrofizikçiler ilkel karadeliklerin yıldız oluşumunun hızını etkileyebileceği ihtimali üzerinde duruyor. Bu karadelikler, karanlık maddeyi açıklamakla kalmayıp aynı zamanda evrenin ilk ışık kaynaklarının devreye girmesine katkıda bulunmuş olabilir.

• İlkel karadelikler: Karanlık maddenin ve yıldızların

tohumları mı? İlkel karadelikler (İK’ler), yıldızların çökmesiyle oluşan tipik karadeliklerden farklı olarak, yıldızlardan önce evrenin çok erken dönemlerinde-hatta ilk saniyelerde-yoğunluk dalgalanmaları sonucu oluştuğu düşünülen gökcisimleridir. Carr ve Hawking’in 1974 tarihli makalesi bu konuda çığır açıcıydı: “[...] erken evrende madde yoğunluğundaki bazı bölgesel dalgalanmalar, yerel çökmelere neden olarak çok küçük zaman ölçeklerinde karadeliklerin oluşumuna yol açmış olabilir” (Carr & Hawking, 1974).

Bu karadelikler, evrenin erken döneminde maddeyi çeken “çekimsel tohumlar” olarak işlev görebilir. García-Bellido ve arkadaşlarının (2021) çalışmasında belirtildiği gibi, İK’ler sadece karanlık madde adayları değil, aynı zamanda evrendeki baryon asimetrisiyle yani madde-antimadde dengesizliğiyle de ilişkili olabilirler: “İlkel karadelikler, karanlık maddenin ve baryon yoğunluğunun ortak bir kökenini temsil ediyor olabilir.” Bu görüş, 2022 yılında García-Bellido tarafından yayımlanan Handbook of Gravitational Wave Astronomy adlı çalışmada daha da detaylandırılmış, ilkel karadeliklerin aynı zamanda kütleçekim dalgalarının kökeni olabileceği de öne sürülmüştür.

Dolgov ve Blinnikov’un (2014) analizine göre ise bu karadelikler aynı zamanda ilk yıldızların oluşumunu kolaylaştıran kütle çekim merkezleri olarak hizmet etmiş olabilirler. Bu modelde, İK’ler çevresindeki gazı çekerek ilk yıldız kümelerinin oluşmasına önayak olmuştur. Carr ve Green’in 2025 tarihli kapsamlı incelemesinde ise, farklı kütle aralıklarındaki İK’lerin sadece yıldız oluşumu değil, galaksi ve hatta süperkütleli karadelik oluşumuna dek uzanan çok geniş bir kozmolojik etki alanına sahip olabileceği vurgulanmaktadır.

• İlk yıldızların doğuşu, Kozmik şafağın parlayan Işıkları:

Evrenin ilk birkaç yüz milyon yılına kadar hiçbir yıldız yoktu — bu dönem "Karanlık Çağ" olarak bilinir. Nihayet yerçekiminin etkisiyle yoğunlaşan gaz bulutları ilk yıldızları oluşturdu. Bu yıldızlara Popülasyon III yıldızları denir. Yoshida (2019), bu yıldızların çok sıcak, çok büyük ve kısa ömürlü olduklarını belirtir:

"İlk yıldızların kütleleri Güneş’in birkaç yüz katı kadar olabilir ve yaşam süreleri sadece birkaç milyon yıl ile sınırlıdır" (Yoshida, 2019).

Ancak bu yıldızların nasıl bu kadar hızlı bir şekilde oluşabildiği uzun süre bilinmezliğini korudu. Volonteri ve Bellovary (2012), bu soruya şu şekilde yaklaşır:

"İlkel karadelikler, gazın merkezde birikmesini kolaylaştırarak, yoğun ve sıcak yıldız oluşum bölgelerinin hızla oluşmasına katkıda bulunmuş olabilir."

Smith ve Bromm’un (2019) çalışması da bu fikri destekler: Büyük kütleli yıldızların ve dolayısıyla süper kütleli karadeliklerin oluşabilmesi için, önceden bir “çekim merkezi”nin varlığı elzem olabilir. İlkel karadelikler işte bu rolü üstlenmiş olabilirler. Benzer şekilde, Melia ve McClintock (2015), erken evrende gözlenen süperkütleli karadeliklerin, yıldızlardan önce oluşmuş olabileceğini ve bu yapıların tohumlarının İK’ler olabileceğini ileri sürmektedir.

Bu araştırmalar, evrenin erken döneminde rastgele değil, belirli dinamiklerin yönlendirdiği bir yapılaşma süreci olduğunu göstermektedir. İlkel karadelikler, yalnızca evrenin ilk karanlık maddesini oluşturan yapılar değil, aynı zamanda ilk ışık kaynaklarının — yani yıldızların — ortaya çıkışında da belirleyici olabilir. Gaztanaga’nın (2022) çalışması ise bu süreci tersine çevirerek, evrenin kendisinin dev bir karadelik gibi davranabileceği hipotezini öne sürmüş, böylece Büyük Patlama ile karadelik fiziği arasında daha derin bağlar kurmuştur.

Gow’un (2021) doktora tezinde vurguladığı gibi, eğer bu hipotez doğruysa, ilkel karadelikler evrenin tarihinin yeniden yazılmasını gerektirebilir. Bu durumda bizler, yıldızlara ışık vermekten çok önce “karanlığı örgütleyen” karadeliklerin izinden gidiyor olabiliriz.

Sonuç olarak, ilkel karadelikler hakkında yapılan teorik ve gözlemsel çalışmalar, yalnızca bu gizemli nesnelerin doğasını değil, aynı zamanda evrenin ilk yıldızlarının ve galaksilerinin nasıl oluştuğunu anlamamıza da yardımcı olabilir. Modern gözlemevleri ve gelecek nesil uzay teleskoplarıyla yapılacak çalışmalar, bu karadeliklerin izlerini tespit etmeye ve bu hipotezleri test etmeye devam edecek.

***

Kaynaklar

Carr BJ, Hawking SW. (1974). Mon Not R Astron Soc, 168(2), 399–415.

Dolgov AD, Blinnikov SI. (2014). Phys Rev D, 89(2), 021301.

Yoshida N. (2019). Proc Jpn Acad Ser B, 95(1), 17–28.

Volonteri M, Bellovary J. (2012). Rep Prog Phys, 75(12), 124901.

Smith A, Bromm V. (2019). Contemp Phys.

Melia F, McClintock TM. (2015). Proc R Soc A, 471(2184), 20150449.Gaztanaga E. (2022). Universe, 8(5), 257.

Carr BJ, Green AM. (2025). In Primordial Black Holes. Springer Nature.

Gow A. (2021). PhD Thesis, University of Sussex.

García-Bellido J, Carr B, Clesse S. (2021). Universe, 8(1), 12.

García-Bellido J. (2022). In Handbook of Gravitational Wave Astronomy, Springer.

Space.com (2024). Did ‘primordial’ black holes born right after the Big Bang help our universe’s 1st stars form?