Karanlık Madde Samanyolu’nun Etrafında Hafif Bir Parıltıyla Kendini Gösterebilir
1930’ların başlarında, İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky, kümeler halindeki galaksilerin, yalnızca görünür yıldızlarının kütleçekimiyle bir arada tutulamayacak kadar hızlı uçtuklarını fark etti. Görünmeyen bir yapı olan karanlık maddenin ağır yükü üstlendiğini öne sürdü.
Yaklaşık 100 yıl sonra, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu verilerinin yeni bir analizi, teorisyenlerin uzun zamandır karanlık maddenin üretebileceğini söylediği türden yüksek enerjili ışığı tespit ettiğini iddia ediyor .
Bu sinyal, potansiyel olarak ilk kez görünmeyeni “görmemizi” sağlayabilir.
Karanlık madde neden gizleniyor?
Karanlık madde elektromanyetik kuvvetlerle etkileşime girmez, bu nedenle ışık yaymaz, yansıtmaz veya emmez. Bu da teleskopların, yerçekimi aracılığıyla dolaylı olarak gerçekleşenler dışında, karanlık maddeyi görememesine neden olur.
Yaygın bir fikir, karanlık maddenin zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklardan (WIMP’ler) oluşabileceğidir . Bu parçacıklar protonlardan çok daha ağırdır ve normal maddeyle yalnızca zayıf bir şekilde etkileşime girerler.
Ancak iki WIMP karşılaştığında, gama ışını fotonları da dahil olmak üzere standart parçacıkları yok edebilir ve dışarı atabilirler.
Eğer bu gerçekleşirse, Samanyolu’nun merkezi halesi gibi en yoğun karanlık madde alanı , karakteristik bir enerji düzenine sahip gama ışınlarında hafifçe parlayacaktır.
Halo şeklinde bir parıltı
Tokyo Üniversitesi’nden Tomonori Totani, en son Fermi gözlemlerini kullanarak Galaktik merkeze doğru böyle bir desenin olduğunu bildiriyor.
Totani, “Samanyolu galaksisinin merkezine doğru hale benzeri bir yapıda uzanan, 20 gigaelektronvolt (veya 20 milyar elektronvolt, son derece büyük bir enerji miktarı) foton enerjisine sahip gama ışınları tespit ettik” dedi.
“Gama ışını emisyon bileşeni, karanlık madde halesinden beklenen şekle oldukça yakın.”
Karanlık maddeyle uyumlu sinyaller
Analizinde, enerji spektrumu (sinyalin parlaklığının enerjiyle değişme şekli) yaklaşık 500 proton kütlesine sahip WIMP’leri yok etme beklentileriyle örtüşüyor.
Aynı derecede önemli olan, çıkarılan yok oluş oranının, teorisyenlerin makul olarak değerlendirdiği aralıkların içinde rahatlıkla yer almasıdır.
Totani’ye göre, geleneksel suçlular ( pulsarlar veya kozmik ışın etkileşimleri gibi) çıkardığı hale şeklindeki, 20-GeV tepeli sinyali yeniden üretmekte zorlanıyor.
Araştırmanın derin etkileri
Totani, “Bildiğim kadarıyla bu doğruysa, insanlığın karanlık maddeyi ilk kez ‘gördüğü’ anlamına geliyor” dedi.
“Ve karanlık maddenin, parçacık fiziğinin mevcut standart modelinde yer almayan yeni bir parçacık olduğu ortaya çıktı. Bu, astronomi ve fizikte büyük bir gelişmeye işaret ediyor.”
Bu enerjilerin tespiti, Standart Model’in ötesindeki fiziğe işaret edecek ve yalnızca yerçekiminden yola çıkılarak çizilen kozmolojik resme uzun zamandır eksik olan parçacık ipucunu ekleyecektir.
Keşfin nasıl doğrulanabileceği
Olağanüstü iddiaların bağımsız denetimlere ihtiyacı vardır. Totani’nin haritası, diğer gama ışını bileşenleri çıkarıldıktan sonra geniş, hale benzeri bir fazlalık gösteriyor, ancak Samanyolu’nun merkezi dağınık ve aydınlık bir yer.
Diğer takımların sinyali farklı temizleme yöntemleri ve modelleme varsayımlarıyla yeniden üretmeleri gerekecektir.
En güçlü doğrulama, daha sessiz, karanlık maddenin hakim olduğu hedeflerde benzer bir parıltının görülmesi olabilir. Samanyolu’nun halesine gömülü yakınlardaki cüce küresel galaksiler başlıca adaylardır.
Totani, “Daha fazla veri toplandığında bu başarılabilir ve eğer böyle olursa, gama ışınlarının karanlık maddeden kaynaklandığına dair daha da güçlü kanıtlar elde edilebilir.” dedi.
Tamamlayıcı araştırmalar da önemlidir. Yerin derinliklerine gömülmüş doğrudan tespit deneyleri, atom çekirdeklerindeki WIMP’lerin nadir seslerini dinlemeye devam ederken, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ve gelecekteki çarpıştırıcılar, yeni parçacıkları ele verebilecek kayıp enerji imzalarını arıyor.
Bu yaklaşımlar boyunca ortaya çıkan tutarlı bir kitle ölçeği, cezbedici bir ipucunu tutarlı bir keşif anlatısına dönüştürecektir.
Sinyal neden öne çıkıyor?
Araştırmacılar, on yıldan fazla bir süredir Galaktik merkez etrafındaki “fazlalıkları” bulmak için Fermi verilerini tarıyorlar.
Analizler geliştikçe birçoğu sönükleşti veya milisaniyelik pulsarlardan veya kozmik ışın elektronlarından kaynaklanan emisyon olarak yeniden yorumlandı.
Totani’nin iddiası iki önemli nedenden dolayı öne çıkıyor. İlk olarak, sinyalin uzaysal örüntüsü, Samanyolu’ndaki sıradan maddenin disk benzeri yapısından ziyade, karanlık madde halesinin yuvarlak şekline benziyor.
İkincisi, gama ışını spektrumu, birçok karanlık madde yok etme modelinin doğal olarak öngördüğü ideal nokta olan 20 GeV civarında zirve yapıyor.
Totani ayrıca parlaklığın ima ettiği tahmini yok olma kesitinin, WIMP teorisinde sıklıkla alıntılanan “termal kalıntı” değerleri civarında olduğunu ve böylece egzotik ince ayara gerek kalmadığını bildiriyor.
Davanın güçlendirilmesi
Bunun karanlık maddeden uzun zamandır beklenen ilk ışık mı, yoksa astrofiziksel karmaşıklığın ortaya çıkardığı akıllıca bir hayalet mi olduğu, çoğaltma ve daha temiz sistemlerde yapılacak testlerle belirlenecek.
Fermi foton toplamaya devam ediyor . Yaklaşan gama ışını görevleri ve geliştirilmiş analizler bu görüşü daha da keskinleştirecek.
Aynı 20-GeV imzası birden fazla karanlık madde kalesinde ortaya çıkarsa, durum dramatik bir şekilde güçlenir.
Şimdilik iddia hem cesur hem de ölçülü: WIMP’leri yok ediyormuş gibi görünen ve bariz astrofiziksel açıklamalara direnen, hale şeklinde, 20 GeV’lik bir parıltı. Eğer devam eden çalışmalar bunu doğrularsa, Zwicky’nin görünmez iskeleti sonunda kendini göstermiş olabilir.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Karanlık Madde Samanyolu’nun Etrafında Hafif Bir Parıltıyla Kendini Gösterebilir
Eski Uzay Enkazları Bize Gizli Bir Galaktik Hikaye Anlatıyor Olabilir mi?