Kozmik Gizem Derinleşiyor: Karanlık Maddenin Doğumunda Aşırı Isı
Evreni şekillendiren görünmez madde olan karanlık maddenin, bilim insanlarının bir zamanlar inandığından çok daha dramatik bir başlangıcı olmuş olabilir.
Minnesota Twin Cities Üniversitesi ve Paris-Saclay Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, on yıllardır kozmolojiyi şekillendiren karanlık madde teorisini sorguluyor. Yeni çalışmaları, bu gizemli maddenin, evrenin ilk dönemlerinde oluştuğunda “inanılmaz derecede sıcak” – neredeyse ışık hızında hareket eden – olabileceğini öne sürüyor.
Çalışma, evrenin nasıl başladığına dair yeni bir bakış açısı sunuyor ve karanlık maddenin ne olduğu ve sıradan maddeyle birlikte nasıl davrandığına dair olasılıkları genişletiyor.
Karanlık Maddenin Neden Soğuk Olduğu Düşünülüyordu?
Uzun yıllar boyunca bilim insanları, karanlık maddenin genç evreni dolduran yoğun radyasyondan ayrıldığında soğuk, yani yavaş hareket eden olması gerektiğine inanıyordu. Bu ayrılma süreci donma olarak bilinir. Varsayım, hızlı hareket eden parçacıkların galaksilerin ve diğer büyük yapıların oluşmasını engelleyeceği fikrine dayanıyordu. Bu inancı test etmek için araştırmacılar, evrenin hızla enerji ve parçacıklarla dolduğu kozmik enflasyonun ardından gelen kritik bir erken dönem olan “enflasyon sonrası yeniden ısınma” sırasında karanlık maddenin nasıl oluşmuş olabileceğini incelediler.
Bu dönem, evrenin hızla enerji ve parçacıklarla dolduğu kozmik enflasyonu takip etti. Ekip, bu süre zarfında oluşan karanlık maddenin evren genişleyip soğudukça nasıl evrimleşebileceğini araştırdı.
Nötrinolardan ve Erken Teorilerden Alınan Dersler
“En basit karanlık madde adayı (düşük kütleli bir nötrino), galaktik büyüklükteki yapıları tohumlamak yerine yok edeceği için 40 yıldan fazla bir süre önce elendi,” diyor Fizik ve Astronomi Okulu’ndan Profesör Keith Olive. “Nötrino, yapı oluşumunun soğuk karanlık maddeye dayandığı sıcak karanlık maddenin en önemli örneği haline geldi. Benzer bir adayın, sıcak Büyük Patlama Evreni yaratılırken üretilmiş olsaydı, aslında soğuk karanlık madde gibi davranacak noktaya kadar soğuyabileceği şaşırtıcıdır.”
Daha önceki modellerde, nötrinolar karanlık madde adayları olarak reddedildi çünkü yüksek hızları, galaksilerin büyümesine izin vermek yerine maddeyi düzleştirecekti. Bu, araştırmacıların on yıllarca soğuk karanlık maddeyi güçlü bir şekilde tercih etmelerine yol açtı.
Sıcak Karanlık Madde Nasıl Hala Galaksiler Oluşturabilir?
Yeni çalışma, karanlık maddenin doğumda yavaş hareket etmesi gerekmediğini gösteriyor. Araştırmacılar, karanlık madde parçacıklarının, henüz ultrarelativistik (çok sıcak) haldeyken bile diğer maddeden ayrılabildiğini ve galaksiler şekillenmeye başlamadan önce yeterince soğuyabildiğini buldular. Bu sonuç, parçacıkların yeniden ısınma sırasında oluşması ve evren genişlerken enerji kaybetmeleri için yeterli zamana sahip olmaları sayesinde mümkün oluyor.
“Karanlık madde, bilindiği gibi gizemlidir. Hakkında bildiğimiz birkaç şeyden biri de soğuk olması gerektiğidir,” diyor Fizik ve Astronomi Okulu’nda yüksek lisans öğrencisi ve makalenin baş yazarı Stephen Henrich. “Sonuç olarak, son kırk yıldır çoğu araştırmacı, karanlık maddenin evrenin ilk evresinde doğduğunda soğuk olması gerektiğine inanıyordu. Son sonuçlarımız bunun böyle olmadığını gösteriyor; aslında, karanlık madde doğduğunda çok sıcak olabilir, ancak galaksiler oluşmaya başlamadan önce soğumak için hala zamanı vardır.”
Kanıt Arama ve Zamanda Geriye Bakma
Ekip, bu karanlık madde parçacıklarını tespit etmenin en umut verici yollarını belirleyerek bu çalışmaya devam etmeyi planlıyor. Olası yaklaşımlar arasında parçacık çarpıştırıcıları veya saçılma deneyleri kullanılarak yapılan doğrudan aramalar ve evrenin gözlemlerine dayanan dolaylı yöntemler yer alıyor.
“Yeni bulgularımızla, Evrenin tarihinde Büyük Patlamaya çok yakın bir döneme erişebiliriz,” diyor Fransa’daki Paris-Saclay Üniversitesi’nden Profesör ve makalenin ortak yazarı Yann Mambrini.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Evrenin Karanlık Sırrı Aydınlanıyor: Büyük Patlama ve Karanlık Madde