Neredeyse bir yüzyıldır araştırmacılar karanlık maddenin neyden oluştuğunu araştırıyorlar. Japon bir fizikçi artık uzaydan alınan ölçüm verilerinde karanlık madde tespit ettiğine inanıyor. Meslektaşlar temkinli ama ilgi büyük.
Evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 85'i “karanlık”tır: kendisini yalnızca yerçekimi yoluyla ortaya çıkarır, ancak normal maddenin aksine herhangi bir radyasyon yaymaz. Ancak küçük bir istisna var: Daha önce gizemli olan karanlık madde parçacıkları birbirleriyle çarpıştıklarında birbirlerini yok edebilir ve yüksek enerjili gama radyasyonu üretebilirler.
Japon astrofizikçi Tomonori Totani, Samanyolu'nun halesinden gelen aşırı miktarda gama radyasyonu tespit etti; bu, sözde yok olma radyasyonunun teorik tahminlerine karşılık geliyor. Dergideki bilim insanına göre, karanlık madde parçacıkları protonların kütlesinin yaklaşık 500 katı kadardır:Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği Dergisi“.
Tokyo Üniversitesi'nde çalışan Totani, “Karanlık maddeyi bir dereceye kadar ilk kez görüyoruz” diye açıklıyor. “Ve bu, karanlık maddenin standart fizik modeline dahil olmayan parçacıklardan oluştuğunu gösterecek.” Bu standart model bilinen tüm temel parçacıkları içerir ve bunların birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini açıklar.
Ancak bir boşluk var: Evrende çok önemli bir rol oynayan yerçekimi buna dahil edilmiyor. Yer çekimini dahil etme girişimleri her zaman, dünya çapında büyük hızlandırıcı tesisleri tarafından aranan ek parçacıklar üretir. Ancak şu ana kadar başarı sağlanamadı.
Astronominin en büyük gizemlerinden biri çözüldü mü?
Daha önce bilinmeyen bu tür parçacıklar aynı zamanda astronominin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık maddeyi de çözebilir. 1930'larda İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky, Saç gökada kümesini ölçerken tuhaf bir olayla karşılaştı: gökadalar çok hızlı hareket ediyordu. Kümedeki tüm maddenin yerçekimi, galaksileri bu kadar yüksek hızlarda tutmak için yeterli olmayacaktı; kümenin hızla parçalanması gerekecekti. Ancak buna dair hiçbir işaret yoktu.
Zwicky, galaksi kümesinde büyük miktarda görünmez maddenin de olması gerektiği sonucuna vardı. Araştırmacı bu varsayımsal kısmı “karanlık madde” olarak adlandırdı ve başlangıçta kendisi ve meslektaşları yanmış yıldızlar veya parlak olmayan gaz bulutları düşündüler. Ancak onlarca yıldır yapılan araştırmalar bunun normal bir konu olamayacağını gösterdi. Kozmik arka plan radyasyonunun ölçümleri de sonuçta evrendeki maddenin yüzde 85'inin daha önce bilinmeyen parçacıklardan oluşması gerektiğini gösterdi.
Uzmanlar arasında farklı özelliklere sahip çok sayıda aday tartışılıyor; bunlar arasında özellikle zayıf etkileşime giren büyük parçacıklar olan WIMP'ler yer alıyor. Bu tür parçacıkların fizikçilerin ilgisini çeken bir özelliği var: Bunlardan ikisi çarpıştığında birbirlerini yok ediyorlar ve radyasyon yayılıyor. Yüksek enerjili gama aralığında meydana gelen bu radyasyonu çeşitli projeler araştırdı ve on beş yıl önce araştırmacılar onu gerçekten bulmuş gibi görünüyordu.
2008 yılında fırlatılan gama uydusu Fermi ile yapılan gözlemler, Samanyolu'nun merkezinden gelen radyasyonu gösterdi; bu, başlangıçta karanlık maddeden gelen imha radyasyonu olarak yorumlandı. Ancak kutlama çok erken gerçekleşti: Bilim insanları çok geçmeden bu radyasyonun nötron yıldızlarıyla da açıklanabileceğini fark etti ve galaktik merkezde muhtemelen bunlardan çok sayıda var.
Totani bundan bir ders aldı. Belirleyici radyasyon araştırmasını gökyüzünde az sayıda nötron yıldızının olması gereken bölgeleriyle sınırladı. Araştırmacı, Samanyolu'nun hem merkezinden hem de yıldız bakımından zengin diskinden uzakta bulunan halesinden gelen gama radyasyonunu incelemek için Fermi'nin LAT geniş açılı teleskopu tarafından 15 yıl boyunca toplanan verileri kullandı.
Karanlık madde var mı?
Totani, bilinen tüm yüksek enerjili radyasyon kaynaklarını dikkatlice modelledi, bunları ölçülen radyasyondan çıkardı ve küçük ama önemli bir fazlalık elde etti. Bu gama fazlalığı, iki ila 200 giga-elektron volt arasındaki enerji aralığını kapsar ve 20 giga-elektron voltta net bir maksimum gösterir. Ve böyle bir enerji dağılımı, tam da atom çekirdeğinin elektrik yüklü yapı taşı olan protonlardan 500 kat daha ağır olan WIMP'lerin karşılıklı yok olması için bekleniyor.
Peki bu sefer gerçekten karanlık maddeyi göreceğimizden emin olabilir miyiz? Totani, sonuçlarını yayınlanmadan önce çeşitli konferanslarda meslektaşlarına sundu. Araştırmacının hem teorik bir kozmolog hem de büyük miktarda veriyi analiz eden bir uygulayıcı olarak iyi bir üne sahip olması nedeniyle, sonuçları büyük ilgiyle karşılandı. Yine de uzmanlar temkinli davranıyor; sonuçta galaktik merkez zaten çok erken kutlama yaptı. Ancak Totani'nin kendisi de ihtiyatlı bir şekilde yalnızca karanlık maddenin “olası” tespitinden söz ediyor.
Artık diğer araştırma gruplarının bağımsız olarak onun sonuçlarını yeniden üretmesi gerekiyor. Ancak gama fazlalığı doğrulansa bile, gözden kaçan astrofiziksel olayların radyasyonu üretme olasılığı devam ediyor. Totani, “Haleden gelen bir sinyal, tek başına karanlık maddenin açık bir kanıtı anlamına gelmez” diye vurguluyor.
Bu nedenle bu gama radyasyonunun özellikle cüce galaksilerde aranmasını öneriyor. Buradaki koşullar Samanyolu'ndakilerden tamamen farklı olduğundan, aynı tür gama radyasyonunu tespit etmenin bunun karanlık madde parçacıklarından geldiğinin önemli bir göstergesi olacağına inanıyor.
Rainer Kayser, dpa/ly
Bir yanıt yazın