Dünyamıza ulaşan ve şimdiye kadar kaydedilen en yüksek enerjiye sahip olan 220 petaelektronvolt'luk bir kozmik parçacığın, buharlaşmakta olan bir kara deliğin son çığlığı olabileceği düşünülüyor. Bu iddia, bilim dünyasında heyecan verici yeni tartışmalara kapı araladı.
Yapılan yeni teorik bir çalışmaya göre, 2023 yılında tespit edilen ve KM3-230213A olarak adlandırılan nötrino olayı, ilkel bir kara deliğin yok olmadan önceki son anlarında yayılan Hawking radyasyonu patlamasıyla açıklanabilir.
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden fizikçiler, aynı mekanizmanın daha önceki yüksek enerjili nötrino olaylarını da açıklayabileceğini öne sürüyor. Bu bulgular, evrenimizdeki karanlık maddenin büyük bir kısmını ilkel kara deliklerin oluşturduğu varsayımıyla birleştiğinde, başka bir gizeme de ışık tutuyor.
Fizikçilere göre, bu senaryo her şeyi bir araya getiriyor. Sadece karanlık maddenin büyük bir kısmının ilkel kara deliklerden oluştuğu gösterilmekle kalmıyor, aynı zamanda yakın bir ilkel kara delik patlamasından bu yüksek enerjili nötrinoların da üretilebileceği ortaya konuluyor. Bu, gelecekteki deneylerle doğrulanmaya çalışılacak önemli bir adım.
Nötrinolar, evrenimizdeki en bol parçacıklardan biridir. Yıldızların füzyonu veya süpernova patlamaları gibi yüksek enerjili olaylar sırasında büyük sayılarda üretilirler. Ancak elektriksel yükleri yoktur, kütleleri neredeyse sıfırdır ve diğer parçacıklarla etkileşimleri son derece zayıftır. Şu anda bile vücudumuzdan milyarlarca nötrino geçiyor.
Bu özellikleri, nötrinoları tespit etmeyi neredeyse imkansız hale getirir. Ancak bazen, tespit edebileceğimiz bir şekilde başka bir parçacığa çarparlar. Taşıdıkları enerji, onları üreten mekanizmayla ilişkilendirilir; daha enerjik olaylar daha enerjik nötrinolar üretir.
Buna rağmen, 220 petaelektronvolt enerjiye sahip KM3-230213A gerçekten olağanüstüydü. Önceki rekor sahibi 10 petaelektronvolt enerjiye sahipti.
Bu durum, KM3-230213A'yı üreten kaynağın ne olduğu sorusunu gündeme getirdi. Bir olasılık, daha önce hiç görmediğimiz türden bir olayın gerçekleşmiş olmasıydı.
İşte bu noktada, Büyük Patlama'dan sonraki ilk saniyede uzay-zamanın kuantum dalgalanmalarından oluştuğu teorize edilen ilkel kara delikler devreye giriyor. Bu garip nesnelerin varlığı henüz kanıtlanmış değil; hatta teoriye göre, oldukça hızlı bir şekilde kendi kendilerini imha etmeleri bekleniyor.
Bunun nedeni, bilim insanlarının kara deliklerin, olay ufkuna yakın kuantum etkileriyle üretilen Hawking radyasyonu yayabileceğini düşünmesidir. Kara delik ne kadar küçükse, yaydığı Hawking radyasyonu o kadar yüksek enerjili olur. Sonunda, kara delik tamamen buharlaşarak parçacık patlamasıyla yok olur.
Fizikçiler, evrendeki karanlık maddenin bir kısmının ilkel kara deliklerden oluşması durumunda, bazı ilkel kara deliklerin bugün hala var olabileceğini ve nihai sonlarına doğru ilerlediğini varsaydılar. Bu kara deliklerin ölürken yaydığı Hawking radyasyonunun, KM3-230213A gibi yüksek enerjili nötrino olaylarını açıklayıp açıklayamayacağını araştırdılar.
Hesaplamalara göre, bir asteroit kütlesindeki ölmekte olan bir ilkel kara deliğin yaşamının son nanosaniyesinde, KM3-230213A'da gözlemlenen enerji aralığında yaklaşık bir sekstilyon nötrino yayması bekleniyor.
Ancak KM3-230213A'nın enerji imzasına sahip bir nötrinonun Dünya'ya çarpması için, patlamanın Dünya'dan 2.000 astronomik birim veya ışık yılının yaklaşık %3'ü kadar bir mesafede gerçekleşmesi gerekiyordu. Bu, Güneş Sistemi'nin yerçekimsel sınırını oluşturan devasa kaya küreleri topluluğu olan Oort Bulutu'nun içinde bir yer anlamına geliyor.
Araştırmacılar, böyle bir olayın gerçekleşme olasılığının %8'in biraz altında olduğunu buldular.
Bir fizikçiye göre, %8'lik bir olasılık çok yüksek olmasa da, bu tür olasılıkların ciddiye alınması gereken bir aralıkta. Özellikle, bu çok yüksek enerjili ve şaşırtıcı derecede ultra yüksek enerjili nötrino olaylarını açıklayan başka bir sebep bulunamamışken, bu olasılık daha da önem kazanıyor.
Araştırmacılar, daha düşük enerjili olayların ise daha uzak ilkel kara deliklerin küçük balonlar gibi patlamasının bir tür arka plan uğultusu olabileceğini belirtiyor.
Bu bulguların heyecan vericiliğini artıran bir gelişme ise, bu çalışmadan sadece birkaç gün önce yayınlanan ve patlayan bir ilkel kara deliğin tespit edilme olasılığının önümüzdeki on yıl içinde %90 olacağını öngören tamamen farklı bir araştırma. Eğer bu doğruysa, nötrino dedektörlerimiz zaten bu olayı zaman içinde gözlemliyor olabilir.
Bu iddia, bilim insanlarının Hawking radyasyonunu ve ilkel kara delikleri tespit ettiğini iddia edebilmeleri için çok daha fazla kanıt gerektiriyor. Ancak, bu keşfin zaman meselesi olduğu giderek daha fazla hissediliyor.
Araştırma, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı.
