Görünmez Karanlık Maddenin Varlığına Dair Umut Verici Gelişmeler

Bilim insanları, evrenin dörtte birinden fazlasını oluşturan görünmez karanlık maddenin varlığını kanıtlamaya her zamankinden daha yakın olduklarını belirtiyor.
Bu konudaki ipuçlarının, Samanyolu galaksisinin merkezine yakın bir bölgede tespit edilen soluk gama ışını parıltısında yatabileceği ifade ediliyor.
Reuters ajansının haberine göre, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu verilerini inceleyen araştırmacılar, galaksinin merkezindeki gama ışını fazlalığının, karanlık maddeye ilişkin uzun süredir beklenen kanıtları sunabileceğini bildirdi.
Evrende gözle görülen yıldızlar, gezegenler ve diğer tüm nesneleri oluşturan sıradan madde, toplamın yalnızca yüzde 5'ini oluştururken, ışığı ne emen ne de yansıtan karanlık maddenin oranının ise yüzde 27 olduğu tahmin edilmektedir.
Geri kalan yüzde 68'lik kısım ise "karanlık enerji" adı verilen gizemli bir kuvvetten oluştuğu düşünülmektedir.
Bilim insanları, karanlık maddenin varlığını galaksiler üzerindeki kütle çekim etkileri sayesinde belirlemektedir.
Ancak bu maddenin ışıkla etkileşime geçmediği için doğrudan kanıtlanması oldukça zorlayıcıdır.
Yeni araştırma, Fermi teleskobunun Samanyolu’nun merkezine yakın geniş bir alanda haritaladığı gama ışını yayılımlarına odaklanmaktadır.
İKİ TEORİ YARIŞMAKTADIR: KARANLIK MADDE Mİ, ATARCALAR MI?
Gözlemlenen gama ışını fazlalığını açıklamak için iki ana teori geliştirilmiştir. İlk teori, bu ışınların uzayın yoğun merkez bölgesindeki karanlık madde parçacıklarının çarpışmasından kaynaklandığını ileri sürmektedir.
Diğer bir teori ise söz konusu ışınların, saniyede yüzlerce kez dönen "milisaniye atarcaları" olarak bilinen nötron yıldızlarından geldiğini savunuyor.
Physical Review Letters dergisinde yayımlanan en son çalışma, her iki olasılığı da gelişmiş simülasyonlarla incelemiştir.
Analizler, iki açıklamanın da eşit derecede olası olduğu sonucuna ulaşmıştır.
Çalışma, karanlık madde parçacıklarının çarpışmasıyla oluşan gama ışınlarının, Fermi teleskobunun kaydettiği sinyalle birebir örtüştüğünü göstermektedir.
Çalışmanın ortak yazarı, Johns Hopkins Üniversitesi ve Paris/Sorbonne Üniversitesi Astrofizik Enstitüsü’nden kozmolog Joseph Silk, “Galaksimizi ve tüm evreni saran karanlık maddenin doğasını anlamak, fiziğin en büyük zorluklarından birisidir. Elde ettiğimiz en önemli bulgulardan biri, karanlık madde açıklamasının gama ışını verileriyle nötron yıldızı hipotezine en azından eşdeğer bir uyumluluk göstermesidir. Karanlık maddenin dolaylı olarak tespit edilme olasılığını artırmış bulunuyoruz” dedi.
Çalışmanın başyazarı, Tartu Üniversitesi ve Leibniz Astrofizik Potsdam Enstitüsü’nden Moorits Mihkel Muru, karanlık maddenin tespitindeki güçlükleri vurguladı.
Muru, “Karanlık madde, ışığı ne yansıtır ne de engeller; bu nedenle yalnızca görünür madde üzerindeki kütle çekim etkileri aracılığıyla tespit edebiliyoruz. Uzun yıllardır süren araştırmalara rağmen, mevcut deneyler karanlık madde parçacıklarını doğrudan ortaya çıkaramamıştır” ifadelerini kullandı.
GÖZLER ŞİLİ'DE YAPILAN YENİ TELESKOPTA
Araştırmacılar, gizemi çözmek için dünyanın en güçlü yer tabanlı gama ışını teleskobu olacak Cherenkov Teleskop Dizisi Gözlemevinin yardımcı olabileceğini belirtti.
Şu an itibarıyla Şili'de inşa edilmekte olan tesisin 2026'da faaliyete geçmesi planlanıyor.
Bu gözlemevinin, gama ışını parıltısının iki muhtemel kaynağını birbirinden ayırt edebilecek bir hassasiyete sahip olacağı öngörülüyor.
Söz konusu gama ışını fazlalığı, Samanyolu’nun merkezinde, Dünya’dan yaklaşık 26 bin ışık yılı uzaklıkta ve 7 bin ışık yılı genişliğindeki bir alanda gözlemlenmiştir.
Bir ışık yılı, 9,5 trilyon kilometreye eşittir. Elektromanyetik dalgalar arasında en kısa dalga boyuna ve en yüksek enerjiye sahip olan gama ışınları, karanlık maddeye dair kritik veriler sunma potansiyeli taşımaktadır.
KARANLIK MADDE ÇARPIŞMALARI NASIL GAMA IŞINI ÜRETİYOR?
Teoriye göre, karanlık madde parçacıkları çarpıştığında birbirlerini yok etmekte ve bu süreçte gama ışınları açığa çıkmaktadır.
Samanyolu galaksisinin de karanlık ve sıradan maddeden oluşan devasa bir bulutun kütle çekimiyle çökmesi sonucu meydana geldiği düşünülmektedir.
Joseph Silk, bu süreci; “Sıradan madde soğuyarak merkez bölgelere çekilirken yanında biraz karanlık maddeyi de sürüklemek zorundadır. En basit karanlık madde hipotezinin belirgin özelliği, parçacıklarının kendi karşıt parçacıkları olmaları ve çarpıştıklarında tamamen yok olmalarıdır. Yalnızca protonlar ve antiprotonlar benzeri enerji dolu gama ışınları üretebilir; fakat antiprotonlar son derece nadirdir” sözleriyle açıklamaktadır.
Bununla birlikte, gama ışını parıltısının henüz keşfedilmemiş binlerce milisaniye atarcasının kütlesel yayımlarından kaynaklanma olasılığı da hala geçerli.
Fermi uydusu, önceki gözlemlerinde bu tür gök cisimlerinin güçlü gama ışını kaynakları olduğunu doğrulamıştı.