Atomik elementler bir araya gelmeden önce, Büyük Patlama’dan bir saniyeden kısa bir süre sonra, eğer parçacıklar madde haleleri halinde yoğunlaşırsa, bu haleler daha sonra çökerek ilk kara delikleri, bozon yıldızlarını ve sözde yamyam yıldızları oluşturmuş olabilir. Bu, yakın zamanda yayınlanan yeni bir çalışmanın sonucudur. Fiziksel İnceleme DSISSA — Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati’den bir araştırmacı ekibi tarafından INFN, IFPU ve Varşova Üniversitesi işbirliğiyle yürütülmüştür.
Bazı kozmolojik modeller tarafından öne sürülen, evrenin en erken evrelerinde kısa bir Erken Maddenin Hakim Olduğu Dönemin (EMDE) olduğu hipotezinden yola çıkan yazarlar, parçacıkların birbirleriyle nasıl etkileşime girmiş olabileceğini araştırdılar ve bu tür etkileşimlerin şaşırtıcı çeşitlilikte kozmik nesnelere yol açabileceğini keşfettiler. Böylece çalışma, Büyük Patlama’dan sonraki ilk anlarda bile evrenin zaten zengin ve karmaşık bir fiziksel fenomenolojiye sahne olabileceğini gösteriyor.
Enflasyondan hemen sonra: Sonra ne oldu?
Kozmolojideki son gelişmeler, şişme olarak bilinen hızlı ilk genişlemeden, Büyük Patlama’dan 10 saniye ile 20 dakika sonra meydana gelen, hidrojenden daha ağır ilk atom çekirdeğinin oluşumuna kadar, evrenin tarihinin ayrıntılı olarak yeniden inşa edilmesini mümkün kılmıştır. Ancak ara dönem büyük ölçüde keşfedilmemiş durumda.
Yazarların açıkladığı gibi, “İlginç bir olasılık, bu aralıkta maddenin geçici olarak evrene hakim olmasıdır.” Bu senaryoda doğal olarak madde haleleri oluşabilmektedir. Dahası, eğer parçacıklar birbirleriyle etkileşime girebilirse, bu etkileşimler gravitermal bir çöküşe yol açabilir, bu da kara delikler ve diğer egzotik kozmik yapılar gibi kompakt nesnelerin ortaya çıkmasına neden olabilir.
Evrenin şafağında tuhaf yapılar
Araştırmacılar, bu kompakt nesneler arasında yamyam yıldızların oluşmuş olabileceğini öne sürüyor. Yamyam yıldızlar, yıldızlara güç verenin nükleer füzyon yerine parçacıkların kendi kendini yok etmesi dışında geleneksel yıldızlara benzer.
Yazarlar aynı zamanda parçacıkların kuantum yapısının yıldızı desteklediği bozon yıldızlarının da oluşmuş olabileceğini belirtiyor. Bu yıldızlar, ilkel kara deliklere (PBH’ler) doğru çökmeden önce yeni doğmuş evreni yalnızca birkaç saniye doldurmuş olabilir. Alternatif olarak PBH’ler doğrudan madde halelerinin çökmesinden oluşmuş olabilir.
İlkel kara deliklere ilişkin yeni hipotezler
Araştırmaya göre, EMDE sırasında oluşan haleler nispeten küçük kütlelere sahipti (10²⁸ gramdan daha küçük) ve gravitotermal çöküşün ardından daha da küçük ilksel kara delikler oluşturmuş olabilirler. Basitleştirilmiş bir teorik model kullanan araştırmacılar, bazı durumlarda PBH’lerin gözlemsel kısıtlamaları ihlal ederek aşırı üretilebileceğini gösterdi; diğerlerinde asteroit kütleli PBH’ler oluşabilir ve bu da evrendeki tüm karanlık maddeyi potansiyel olarak açıklayabilir.
Son olarak, bazı PBH’ler hızla buharlaşabilir ve ilkel nükleosentezden, yani hidrojen ve helyum gibi hafif atomların oluşumundan önce ortadan kaybolabilir.
Evrene yeni bakış açıları
Sonuçlar aynı zamanda daha geniş perspektifler de açıyor. Yazarların vardığı sonuca göre, “Günümüz evrenindeki yamyam yıldızların ve bozon yıldızlarının oluşumunu, kendi kendine etkileşime giren karanlık madde halelerinin çöküşü yoluyla keşfetmek ilginç olurdu. Ayrıca, daha spekülatif olsa da, yıldız oluşumunu ve birikimini basit parçacık modellerinde incelemek, evrenimizi şekillendiren karmaşık astrofiziksel süreçlere dair yeni bilgiler sağlayabilir.”
