Kozmik tavuk mu yumurta mı ikilemi: Yıldızlar mı yoksa kara delikler mi önce geldi?

Bu ikilemin uygulanabileceği durumlarla çevriliyiz: Önce tavuk mu geldi, yumurta mı? Burada, astrofizik alanında galaksi oluşum süreçlerini içeren oldukça güncel bir konuyu ele alacağım. Bunu biraz daha açacağız. Sorunu, daha önce ele aldığımız telgraf kavramları kullanarak sunuyoruz ve okuyucuyu bu bölümdeki diğer makalelere başvurmaya davet ediyoruz.

Galaksiler her zaman var olmadı. Yaklaşık 13 milyar yıl önce, yıldızların olmadığı, sadece madde, ışık ve karanlık enerjiden oluşan bir çorbanın olduğu bir dönem vardı. Durağan olmayan bir evren Einstein'ın hoşuna gitmese de, Lemaître, Leavitt ve Hubble'ın elindeki kendi denklemleri onun yanıldığını kanıtladı.

Galaksiler ölüyor. Bizimki gibi, yakınlardaki o güzel spiral ve eliptik galaksiler ölüyor -ya da çoktan öldüler. Bugün oluşan yıldız sayısını, barındırdıkları yıldız sayısıyla karşılaştırın. Matematiksel olarak tutarsız : mevcut hızla, Samanyolu'nun halihazırdakileri oluşturması birkaç yaşam süresi alır. Dolayısıyla, geçmişteki galaksiler yıldız oluşumunda çok daha aktif olmalı; Evren'i şu anki yaşının yaklaşık yarısı kadarken inceleyerek bunu doğruladık.

Bir şey yıldız oluşumunu engelliyor. Mevcut maddenin yalnızca küçük bir yüzdesi (çoğunlukla hidrojen) yıldıza dönüştüğüne göre, bu süreci durduran bir şey olmalı. Ve astrofizikçiler arasında en yaygın kabul gören teoriye göre, suçlu , tüm galaksilerin merkezinde bulunan süper kütleli kara deliktir. Bu süper kütleli kara delikler genellikle, bulundukları galaksinin yıldız kütlesinin binde biri kadar bir kütleye sahip olsalar da, evrenin evrimi üzerinde olağanüstü bir etkiye sahiptirler.

Bu teori, erken evrenin bir noktasında, belki de Büyük Patlama'dan 100 veya 200 milyon yıl sonra -tam olarak ne zaman olduğunu hala bilmiyoruz- ilk yıldızların, ilkel gazın (çoğunlukla hidrojen, ama aynı zamanda biraz helyum ve lityum gibi çok az miktarda başka elementler) yoğunlaşmasıyla oluşmaya başladığını ortaya koyuyor. Ve böylece ilk galaksiler doğdu ve burada, bir şekilde, süper kütleli kara delikler ortaya çıktı ve büyüdü. Negatif geri bildirim dediğimiz süreçlerle, bu süper kütleli kara delikler sonunda gazın yıldız oluşturmak için doğru özelliklere sahip olmaya devam etmesini engelledi, çünkü kara delik tarafından salınan enerji gazın galaksilere yoğunlaşmasını önledi. Yani, önce bir yıldız oluşumu süreci, ardından süper kütleli bir kara delik oluşumu olacaktı ve sonunda bu, yıldız oluşumunu durduracaktı.

Ancak JWST uzay teleskobu bu belki de çok safça olan görüşü değiştiriyor. Çok uzak galaksiler keşfediyoruz; yani evren çok gençken var olan galaksiler; ve bunlarda zaten süper kütleli kara delikler var. Ve evren şimdiki yaşının %10'undan bile küçükken bunlar çok, çok büyüktü! Bildiğimiz en uzak on galaksi arasında bile, mesafeleri tamamen doğrulandığında, yarısında Samanyolu kadar kütleli kara delikler bulunabilir; yaklaşık bir milyon güneş veya biraz daha büyük. Öyle büyükler ki kütleleri, o genç evrendeki ev sahibi galaksilerin yıldız benzeri kütlesinden daha büyük olabilir. Koşullu fiile dikkat edin: hâlâ hesaplamalarımızı kontrol ediyoruz. Ayrıca, evrenin tarihinin ilk %15'inde, biraz daha sonra, daha da büyük kütlelere sahip olabilecek nesneler de keşfettik, sözde küçük kırmızı noktalar . Bu kadar büyük kara deliklerin bu kadar kısa sürede ve bu kadar az yıldıza sahip galaksilerde nasıl oluşabildiğini açıklamak çok zor.

Ve işte tavuk-yumurta ikilemi. Süreç gerçekten de yıldızların oluşması, sonra kara deliklerin oluşması, sonra kara deliklerin büyümesi ve sonunda kara deliklerin yıldız oluşumunu durdurması mıydı? Yoksa belki de kara delikler ilk yıldızlardan önceydi, sonra güneşler oluşmaya başladı, sonra kara delikler büyüdü ve sonra galaksiler öldü? Kara deliklere yumurta, yıldızlara tavuk diyelim, ya da tam tersi.

Soru hiç de önemsiz değil. Eğer süper kütleli kara delikler yıldızlardan önce var olmuşlarsa, belki de başlangıçta güneşlerin oluşumunu kolaylaştırdılar, ancak tam tersini yaparak daha fazlasının oluşmasını engellediler. Kara delikler zaten var olmuşsa, kökenleri yıldızsal olamaz; ki bu köken hakkında epey verimiz var; hangi yıldızların kara delik oluşturduğunu biliyoruz (ama bu süper kütleli kara deliklere kıyasla çok küçükler). Peki ne oldu? Hep var mıydılar? Henüz gözlemlenmemiş, belki de tamamen bilinmeyen veya bilinen ama kanıtlanmamış bir süreçle mi oluştular?

Tavuk-yumurta ikilemi yeni değil. Görünüşe göre Aristoteles, nedenleri ve sonuçları belirleme ve hareketsiz ilk hareket ettiriciyi arama arayışında bu konuyu zaten ele almış. Tüm tavuklar yumurtadan gelir ve tüm yumurtalar da tavuk üretir. Türlerin evrimi hakkındaki tartışmaları bir kenara bırakırsak (evet, tavuklardan önce yumurtalar vardı), birinin diğeri olmadan var olması ve tam tersi mümkün görünmüyor. Sonsuz bir dizilim vardır ve Aristoteles , köken olmadığı sonucuna varmıştır; bu dizilimde hiçbir şey önce gelemez. Eğer hiçbir şey önce gelemiyorsa, o zaman zaman kavramını sorgularız. Aslında, Plutarkhos aynı problem üzerinde düşünürken dünyanın bir başlangıcı olup olmadığını merak etmiş gibi görünüyor. Ve oradan yaratılışı tartışmaya geçebilir ve teolojiye atlayabiliriz. Bu benim uzmanlık alanım değil, bu bölümün uzmanlık alanı da değil.

Kozmik Boşluk , evren hakkındaki bilgimizi hem nitel hem de nicel olarak sunan bir bölümdür. Kozmosu yalnızca bilimsel bir bakış açısıyla değil, aynı zamanda felsefi, sosyal ve ekonomik bir bakış açısıyla anlamanın önemini açıklamayı amaçlar. "Kozmik boşluk" adı, evrenin büyük ölçüde boş olması ve metreküp başına birden az atom içermesi gerçeğine atıfta bulunur; ancak paradoksal olarak çevremizde metreküp başına kentilyon atom vardır ve bu da varoluşumuz ve evrendeki yaşamın varlığı üzerine düşünmeye davet eder. Bölüm , Astrobiyoloji Merkezi araştırmacısı Pablo G. Pérez González ve Kanarya Adaları Astrofizik Enstitüsü müdür yardımcısı Eva Villaver'den oluşmaktadır.