Kara delikleri göremediğimiz için büyük, geniş evrende tam olarak kaç tane olduğunu bilmek zor olsa da, bu onları çözmeye çalışmamızın hiçbir yolu olmadığı anlamına gelmez. Gelin evrendeki muhtemelen en havalı şeyler hakkında yeni yayınlanan araştırmaya ve bulgularına bir göz atalım.

Yıldız kütleli kara delikler (Stellar-mass black holes), ölü kütleli yıldızların çökmüş çekirdekleridir. Bu yıldızların ve çift yıldız sistemlerinin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini de inceleyen yeni araştırmalar, evrenin yıldız kütleli kara delik popülasyonunun yeni bir tahminini elde etmeyi başardı. Sonuç şaşırtıcı değildi: Çok... Çok fazla.

Bu sayıyı hesaplamak ilk başta imkânsız görünebilir; sonuçta kara delikleri tespit etmek pek de basit bir iş değil. Işığı da yutan bu kozmik devler, içinde pusuya yattıkları uzay kadar zifiri karanlık oldukları için yalnızca, etraflarındaki ışığı bükerken, talihsiz gazları ve çok yakından dolaşan yıldızları kurban ederken olduğu gibi olağanüstü koşullar altında tespit edilebilir. Ancak bu bile, bilim insanlarının sayıyı tahmin etmenin dâhiyane yollarını bulmasını engelleyemedi. Astrofizikçilerden oluşan bir ekip, 12 Ocak'ta The Astrophysical Journal'da özetlenen yeni bir yöntem kullanarak, evrendeki güneşin 5 ila 10 katı kütleye sahip yıldız kütleli kara deliklerin sayısı için yeni bir tahmin üretti. Yeni tahmine göre, 40.000.000.000.000.000.000 veya 40 kentilyon civarı, yıldız kütleli kara delik, gözlemlenebilir evrende bulunuyor ve tüm maddenin yaklaşık %1'ini oluşturuyor.

Peki, bilim insanları bu sayıya nasıl ulaştı?

Evrenimizdeki yıldızların evrimini takip ederek, yıldızların kendi başlarına veya ikili sistemlerde ne sıklıkla kara deliklere dönüşeceğini tahmin ettiler. İtalya'nın Trieste kentindeki Uluslararası İleri Araştırmalar Okulu'nda (SISSA) bir astrofizikçi olan Alex Sicilia, yaptığı açıklamada; bu hesaplamaların, kozmik tarih boyunca yıldız kara delik kütle fonksiyonunun ilk ve en sağlam, temel hesaplamalarından biri olduğunu belirtti.

Bir kara delik oluşturmak için, kütlesi güneşin kabaca beş ila 10 katı olan büyük bir yıldızla başlamanız gerekir. Büyük yıldızlar hayatlarının sonuna geldiklerinde, çekirdeklerinde (silikon veya magnezyum gibi) gittikçe daha ağır elementleri kaynaştırmaya başlarlar. Ancak bu füzyon süreci demir oluşturmaya başladığında, yıldız şiddetli bir şekilde kendini yok etme yoluna girer. Demir, erime için dışarı verdiğinden daha fazla enerji alır ve yıldızın muazzam kütlesi tarafından üretilen muazzam yerçekimi kuvvetlerine karşı itme yeteneğini kaybetmesine neden olur. Kendi içine çöker, önce çekirdeğini, sonra da ona yakın olan tüm maddeleri sonsuz küçük boyutlu ve sonsuz yoğunlukta bir tekillik noktasına paketler. Yıldız bir kara delik haline gelir ve olay ufku adı verilen bir sınırın ötesinde, hiçbir şey ışık bile yerçekiminden kaçamaz.

Astrofizikçiler tahminlerine ulaşabilmek için evrendeki yıldızların sadece yaşamlarını değil, aynı zamanda önceki zamanlarını da modelledi. Ekip; büyüklükleri, içerdikleri elementler ve yıldızların oluşturacağı gaz bulutlarının boyutları gibi çeşitli galaksilerin bilinen istatistiklerini kullanarak, oluşacak farklı boyutlardaki yıldızları doğru bir şekilde yansıtan bir evren modeli oluşturdu. Sonunda kara deliklere dönüşebilecek yıldızların oluşum hızı belirlendikten sonra; kütleler ve hidrojen veya helyumdan daha ağır elementlerin bolluğu olarak adlandırılan metaliklik adı verilen bir özellik gibi birçok veri kullanılarak, kara deliklere dönüşecek aday yıldızların yüzdesi bulundu ve bu yıldızların yaşamları ve ölümleri modellendi.

Yapılan tüm bu hesaplamalarla, yıldız kütleli karadeliklerin popülasyonunu ve boyut dağılımını izleyen ve onlara göz kamaştırıcı bu sayıyı veren bir model tasarlanmış oldu. Araştırmacılar, modellerinin verilerle iyi bir uyum içinde olup olmadığını doğrulamak için, kara delik ve çift yıldız birleşmeleri tarafından oluşturulan yerçekimi dalgalarından veya uzay-zamandaki dalgalanmalardan alınan verilerle tahminlerini de karşılaştırdı.

Araştırma, yıldız büyüklüğündeki karadeliklerden süper kütleli kara deliklere kadar olan kara delik kütlelerini modellemeye çalışan bir dizi çalışmanın ilkidir. Yıldız kütleli kara delikler, grubun bilinen en küçüğüdür ve genellikle güneşin kütlesinin birkaç ila birkaç yüz katı ağırlığındadır. Orta kütleli kara delikler gözlem kayıtlarında bulunmaz. Süper kütleli kara delikler ise, çoğu galaksinin merkezinde bulunur ve etraflarındaki maddeyi toplar, inanılmaz yerçekimi güçleriyle yıldızları, gezegenleri ve gazları yakınlarına çeker.

Makalede araştırmacılar, farklı boyutlardaki kara deliklerin nasıl oluşabileceğini de araştırdı. Yıldız kütleli kara delikler, ölü yıldızların çökmüş çekirdeklerinden ortaya çıkar, ancak süper kütleli karadeliklerin kökenleri henüz daha büyük bir gizemdir. Yeni çalışma, bilinen herhangi bir karadelikten çok, çok daha küçük olabilecek, evrenin başlangıcından kalan varsayımsal nesneler olan ilkel kara deliklere değinmiyor. Bunların gerçekten var olduğuna dair bir kanıt da yok, ancak bazı fizikçiler onları karanlık maddenin gizemine potansiyel bir çözüm olarak öneriyor.