Uluslararası bir araştırma ekibi, evrenin ilk dönemlerinden kalma ilkel kara deliklerin beyaz cüce yıldızları patlatarak Tip Ia süpernovaları tetikleyebileceğini ortaya çıkardı. The Astrophysical Journal dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmaya göre, bu sıra dışı patlamalar Samanyolu'ndaki yıldızlarda gözlemlenen kimyasal bolluk desenlerini de açıklayabilir.
İlkel kara delikler, evrenin en erken dönemlerinin hipotetik kalıntılarıdır. Bilim insanları, bunların hızlı genişlemenin madde dağılımındaki küçük dalgalanmaları büyüttüğü kozmik şişme evresinde oluşmuş olabileceğini düşünüyor.
Bu kara delikler, evrendeki tüm maddenin kütlesinin yaklaşık yüzde 90'ını oluşturduğu düşünülen görünmez madde olan karanlık madde için olası adaylar olarak öne sürülüyor. Karanlık madde doğrudan görülemese de, galaksiler boyunca ve daha geniş kozmosta kütleçekim etkileri tespit edilebiliyor.
İlkel kara delikler evrende hareket ederken yıldızların içinden geçebilir. Daha önceki araştırmalar, bir ilkel kara deliğin bir beyaz cücenin içinden geçmesi durumunda, kütleçekiminin yıldızın içinde güçlü gelgit kuvvetleri yaratabileceğini öne sürmüştü. Bu kuvvetler beyaz cüceyi dengesiz hale getirerek bir Tip Ia süpernova (SNe Ia) olarak patlamasına neden olabilir.
Beyaz cüce, düşük kütleli bir yıldızın yakıtını tüketmesinin ardından geride kalan yoğun yıldız kalıntısıdır. Tip Ia süpernovaları ise genellikle bir beyaz cücenin dengesiz hale gelip kontrolsüz bir termonükleer reaksiyona girmesiyle meydana gelen son derece parlak patlamalardır.
Tip Ia Süpernovaları İçin Yeni Bir Yolu Test Etmek
Araştırmaya, SUNY Politeknik Enstitüsü'nde doçent ve Tokyo Üniversitesi Kavli Fizik ve Matematik Enstitüsü'nde (Kavli IPMU) misafir araştırmacı olarak bulunan Shing-Chi Leung liderlik etti. Ekip ayrıca Kavli IPMU Misafir Kıdemli Bilim İnsanı Ken'ichi Nomoto ve Kavli IPMU Kıdemli Üyesi Alexander Kusenko'dan oluşuyor.
Bilim insanları, bu önerilen ilkel kara delik kaynaklı patlama kanalı üzerinden üretilen süpernovaların hareketini, parlaklığını ve kimyasal özelliklerini inceledi.
Ekip, 2025 yılında yayımlanan daha önceki bir makalede, ilkel kara deliklerin tetiklediği patlamaların standart Tip Ia süpernova modelleriyle yakından benzerlik gösteren SNe Ia üretebileceğini göstermişti.
Modelleri Gerçek Süpernovalarla Karşılaştırmak
Araştırmacılar yeni çalışma için modellerini, birkaç iyi bilinen süpernova kalıntısı (Tycho, Kepler, 3C 397), yakın süpernovalar (örneğin SN 2011fe, SN 2012cg) ve Samanyolu yıldızlarının kimyasal bolluklarıyla karşılaştırdı.
Sonuçlar, ilkel kara deliklerin tetiklediği SNe Ia'ların bu süpernovalarda ve kalıntılarında gözlemlenen birkaç özelliği yeniden üretebileceğini gösterdi.
Araştırmacılar Ni-56, Ni-57 gibi radyoaktif izotopları ve Mn ile Ni gibi kararlı elementleri inceledi. Bu kimyasal imzalar, patlamaları üreten yıldızların kütlelerini ve metaliklerini tahmin etmelerini sağladı.
Metalisite (yıldız oluştuğundaki metal miktarı; bu durum yıldızın kozmik çağda ne zaman doğduğunu gösterir), bir yıldızın ne zaman oluştuğu ve evrenin o dönemindeki kimyasal koşullar hakkında ipuçları verebilir. Astronomide metaller, hidrojen ve helyumdan daha ağır elementler olarak tanımlanıyor.
İlkel Kara Delikler Galaktik Kimyayı Şekillendiriyor Olabilir
Ekip ayrıca, bu patlama mekanizmasının galaktik kimyasal zenginleşmeye nasıl katkıda bulunabileceğini keşfetmek için süpernova modellerini kullandı. Süpernovalar, uzaya yeni oluşmuş elementler salar ve bu malzemeler daha sonra yeni yıldızların ve gezegenlerin parçası haline gelebilir.
Analiz, Samanyolu genelindeki yıldızlarda gözlemlenen kimyasal bolluk eğilimini açıklamak için ilkel kara deliklerin tetiklediği SN Ia'ların sıfır olmayan bir oranının gerekli olabileceğini gösterdi. Bu durum, ilkel kara deliklerin tetikledikleri yıldız patlamaları yoluyla galaksimizin kimyasal evrimini etkilemiş olabileceğine işaret ediyor.
Leung konuyla ilgili olarak, "Çalışmamız, gökyüzünde gözlemlediğimiz bazı süpernovaların ilkel kara deliklerin bir sonucu olabileceğini gösteriyor. Bu nedenle, bu ele geçirilmesi zor varlıkları doğrudan gözlemleyemesek de, doğada özelliklerini araştırmamız için bize birçok ilginç ipucu bırakıyorlar" dedi.
Araştırmacılar, ilkel kara deliklerin tetiklediği patlamaların geleneksel süpernovaların genel nüfusunu ve bu kısa ama güçlü kozmik olayların birleşik oranlarını nasıl etkileyebileceğini inceleyerek araştırmalarını genişletmeyi planlıyor.
