Nötron Yıldızlarının Etrafında Karanlık Madde Bulutları Aranmalı
Fizikçilerden oluşan bir ekip, karanlık madde parçacıklarının – aksiyonların – nötron yıldızlarının etrafında büyük bulutlar halinde toplanabileceğini gösterdi.
Bazı astrofizikçiler Dünya’daki karanlık maddeyi “yakalamak” için güçlü tesisler inşa ederken, diğerleri uzaktaki nötron yıldızlarını inceliyor. Hangi yöntemin ilk sonuçları vereceğini henüz bilmiyoruz. İkisinin de olması iyi olur.
Daha önceki çalışmalarda aynı astrofizikçi grubu nötron yıldızından kaçan aksiyonları incelemişti, ancak şimdi bilim insanları kalanlara, yani yıldızın kütleçekimi tarafından yakalanan aksiyonlara odaklandı.
Yıldızın devasa manyetik alanının etkisi altında doğan bu parçacıkların yavaş yavaş bir bulut oluşturması gerekiyor. Astrofizikçilerin gösterdiği gibi, bu tür aksion bulutları modern radyo teleskoplarında bile gözlemlenebilir.
Aksionlar nedir?
Protonlar, nötronlar, elektronlar, fotonlar sıradan maddenin temel parçacıklarıdır. Çok iyi incelenmişlerdir. Ancak aksionlar henüz kimsenin keşfedemediği varsayımsal bir parçacık türüdür.
Aksionlar 1970’lerde tahmin edilmişti ve bugün modern fiziğin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık maddeyi açıklamak için başlıca adaydırlar.
Birçok farklı kanıt, evrenimizdeki maddenin yaklaşık %85’inin “karanlık” olduğunu, yani bildiğimiz ve gözlemleyebildiğimiz herhangi bir madde türünden oluşmadığını göstermektedir.
Karanlık maddenin varlığı ancak görünür madde üzerindeki kütleçekimsel etkisinden dolaylı olarak tahmin edilebilir. Neyse ki bu, karanlık maddenin görünür madde ile başka etkileşimleri olmadığı anlamına gelmez, ancak bu tür etkileşimler varsa, güçleri çok küçüktür, bu da karanlık maddeyi gözlemlemeyi çok zorlaştırır.
Belki de aksion, fizikçilerin karanlık madde sorununu çözmek için tam olarak aradıkları şeydir.
Büyüteç olarak nötron yıldızları
Karanlık madde parçacığı olarak aksion fikri iyi bir fikirdir, ancak fizikte bir fikir ancak deneyle doğrulanabildiğinde gerçekten iyidir. Aksiyonları gözlemlemenin bir yolu var mı?
Elektrik ve manyetik alanların etkisi altında aksiyonların fotonlara -ışık parçacıklarına- dönüşebileceği ya da tam tersinin olabileceği öne sürülmüştür.
Gördüğümüz şey ışıktır, ancak daha önce de belirtildiği gibi, aksiyonlar ve fotonlar arasındaki etkileşimin gücü çok küçük olmalıdır ve bu nedenle, gerçekten çok sayıda aksiyon içeren bir ortam düşünülmediği sürece, aksiyonların normalde ürettiği ışık miktarı da çok küçüktür. Bu sadece çok güçlü elektromanyetik alanlarda mümkündür.
Bu durum araştırmacıları evrenimizdeki bilinen en yoğun yıldızlar olan nötron yıldızlarını düşünmeye yöneltti. Bu nesnelerin kütleleri Güneş ile kıyaslanabilir, ancak 12 ila 15 kilometre büyüklüğünde yıldızlar halinde sıkıştırılmışlardır.
Bu aşırı yoğunluk, Dünya’dakinden milyarlarca kat daha güçlü manyetik alanlar üreten eşit derecede aşırı bir ortam yaratır. Son araştırmalar, eğer aksiyonlar varsa, bu manyetik alanların nötron yıldızlarının yüzeylerine yakın fotonlardan bu parçacıkları seri olarak üretmesine izin verdiğini göstermiştir.
Geride kalanlar
Yazarlar önceki çalışmalarında bir yıldızdan çıkan ve onu terk eden aksiyonlara odaklanmışlardı. Bilim insanları bu aksiyonların hangi miktarlarda üretileceğini, hangi yörüngeler boyunca seyahat edeceklerini ve ışığa dönüşmelerinin nasıl zayıf ama potansiyel olarak gözlemlenebilir bir sinyale yol açabileceğini hesapladılar.
Yeni çalışmada bilim insanları, küçük kütlelerine rağmen bir nötron yıldızının muazzam çekim gücü altında sıkışıp kalan aksiyonları incelediler.
Aksiyonların çok zayıf etkileşimleri nedeniyle, bu parçacıklar nötron yıldızının etrafında milyonlarca yıl boyunca birikecektir. Bu da nötron yıldızlarının etrafında çok yoğun aksion bulutlarının oluşmasına yol açabilir. Bu da aksiyonların araştırılması ve incelenmesi için yeni olanaklar sunmaktadır.
Araştırmacılar çalışmalarında aksion bulutlarının oluşumunu, özelliklerini ve evrimini inceliyorlar. Yazarlar, eğer aksiyonlar varsa, aksiyon bulutlarının nötron yıldızlarının çoğunun, hatta belki de hepsinin etrafında oluşması gerektiğini savunuyorlar.
Bulutlar çok yoğun olmalı (yoğunlukları belki de sıradan karanlık maddeden yirmi kat daha fazladır) ve bu nedenle güçlü gözlemsel imzalara yol açmalıdırlar.
Sonuncusu potansiyel olarak farklı türlerde olabilir ve yazarlar bunlardan ikisini ele almaktadır: nötron yıldızının ömrünün büyük bir kısmı boyunca yayılan sürekli bir sinyal ve nötron yıldızının ömrünün sonunda, elektromanyetik radyasyonunu üretmeyi bıraktığında bir kerelik bir ışık patlaması. Bu imzaların her ikisi de gözlemlenebilir ve mevcut radyo teleskoplarıyla bile aksion-foton etkileşimlerini incelemek için kullanılabilir.
Aksion bulutları şimdiye kadar gözlemlenmemiş olsa da, yeni sonuçlar sayesinde bilim insanları tam olarak ne arayacaklarını biliyorlar ve bu da aksionlar için kapsamlı bir araştırmayı çok daha uygulanabilir hale getiriyor.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Nötron Yıldızlarının Etrafında Karanlık Madde Bulutları Aranmalı
Barberton Yeşiltaş Kuşağı: Gezegenimizin Erken Yaşamına Dair Unutulmuş Sırlar