Mars’tan gelen yalpalamadan karanlık maddeye bir bakış.
Yakın zamanda yapılan bir çalışmada MIT fizikçileri, ilk kez 1970’lerde ortaya atılan hipotez doğruysa ve evrendeki karanlık maddenin çoğunluğu küçük ilksel kara deliklerden oluşuyorsa, bu yerçekimsel cücelerin en azından her on yılda bir Güneş Sistemimizden geçmesi gerektiğini öne sürüyor. Araştırmacılara göre, böyle bir geçiş Mars’ın yörüngesinin modern ekipmanlarla tespit edilebilecek kadar yalpalamasına neden olacaktır.
İlksel kara deliklerin evrenin birincil karanlık madde kaynağı olduğu hipotezi böyle bir bulgudan güven kazanabilir.
MIT’de fizik profesörü olan çalışmanın yazarı David Kaiser’e göre; bilim insanları Dünya ile Mars arasındaki mesafeyi hassas telemetri sayesinde kabaca 10 cm içinde doğruluğunu bildiklerini, uzayın bu yoğun şekilde enstrümante edilmiş alanını kullanarak küçük bir etki bulmaya çalıştıklarını belirtiyor. Eğer gözlemlenirse, karanlık maddenin Büyük Patlama‘dan bir saniyeden daha kısa bir süre sonra oluşan ve 14 milyar yıldır evrende dolaşan kara deliklerden oluştuğu yönündeki bu harika teoriyi araştırmaya devam etmek için ikna edici bir neden olacabileceği şeklinde bu çalışmanın önemini vurguluyor.
Karanlık Madde Araştırmaları
Tüm fiziksel maddenin içinde yıldızlar, gezegenler gibi gözlemlenebilir nesneler yüzde 20’den daha azını oluşturur. Geri kalanı kozmosa nüfuz ettiğine ve galaksilerin ve yıldızların hareketini etkileyecek kadar güçlü bir çekim kuvvetine sahip olduğuna inanılan, ancak çıplak gözle tespit edilemeyen varsayımsal bir madde türü olan karanlık maddeden oluşur.
Karanlık maddeyi bulmak ve karakterize etmek için fizikçiler Dünya’ya dedektörler yerleştirmiştir. Bu deneylerin çoğu, karanlık maddenin deney sırasında görülebilen parçacıklara dağılıp bozunabilen egzotik bir parçacık olduğu fikrine dayanmaktadır. Ancak bu parçacık temelli araştırmalar şimdiye kadar hiçbir sonuç vermemiştir.
1970’lerde ortaya atılan bir başka teori de son zamanlarda ivme kazanmıştır: Karanlık madde aslında parçacık şeklini almak yerine Büyük Patlama’dan sonraki ilk saniyelerde oluşan küçük ilksel kara delikler olarak var olabilir. İlksel kara delikler eski yıldızların çökmesiyle oluşan astrofiziksel kara deliklerden ziyade, evrenin çok erken dönemlerinde yoğun gaz ceplerinin çökmesiyle oluşmuş ve evren genişleyip soğudukça kozmos boyunca dağılmış olabilir.
Büyük miktarda madde bu ilksel kara delikler tarafından çok küçük bir alana sıkıştırılmış olabilir. Bu ilksel kara deliklerin çoğu en büyük asteroitler kadar ağır ve tek bir atom kadar küçük olabilir. Bu nedenle, bu tür küçük devlerin gözlemlenen karanlık maddenin bir kısmını açıklayacak bir çekim kuvveti sağlaması düşünülebilir.
Çalışmanın yazarlarından Tung Tran, birisinin kendisine ilksel bir kara deliğin bir insanın bir metre yakınına girmesi halinde ne olacağını sorduğunu ve hızlı bir kalem-kağıt hesabı yaptıktan sonra kara deliğin kuvvetinin kişiyi bir saniyede 6 metre uzağa iteceğini sonucuna ulaştığını söylüyor. Tung ayrıca ilksel bir kara deliğin Dünya’da yaşayan bir kişiye yaklaşma ihtimalinin son derece düşük olduğunu da belirtiyor.
İlgilerini çeken araştırmacılar, bir kara deliğin Dünya ve Ay gibi çok daha büyük cisimler üzerindeki potansiyel etkilerini belirlemek için Tung’un hesaplamalarını genişletti.
Tung’a göre, bir kara deliğin Dünya’nın yakınından geçmesi ve Ay’ı hafifçe kaydırması durumunda ne olacağını görmek için tahminler yaptıklarını ancak Güneş Sistemi’nin, sürtünme olarak çalışabilecek ve yalpalamayı azaltabilecek çok çeşitli ek dinamikler içermesinden dolayı elde ettikleri verilerin çok net olmadığını belirtiyor.
Güneş Sistemi Simülasyonu
Daha iyi bir anlayış kazanmak için grup, tüm gezegenlerin yörüngeleri ve yerçekimi etkileşimlerinin yanı sıra en büyük uydulardan bazılarını içeren nispeten temel bir güneş sistemi simülasyonu oluşturdu.
MIT Pappalardo Üyesi Benjamin Lehmann, Güneş sisteminin son teknoloji simülasyonlarına bir milyondan fazla nesnenin dahil edildiğini ve bunların her birinin çok küçük bir artık etkiye sahip olduğunu belirtiyor. Bununla birlikte, yirmi dört nesneyi dikkatlice simüle ettikten sonra bile, daha fazla araştırmayı gerektiren anlamlı bir etki olduğunu anlayabildiklerini belirtiyor.
Ekip, geçen bir kara deliğin kütlesine (bu durumda, diğer astrofiziksel kısıtlamalarla tutarlı olarak Güneş Sistemin’in en büyük asteroitleri kadar büyük olduğunu varsaydıkları) ve uzayın belirli bir bölgesinde var olduğu tahmin edilen karanlık madde miktarına dayanarak, ilksel bir kara deliğin Güneş Sistemi’nden geçme hızını hesapladı.
Araştırmacılar bu oran ile Güneş Sistemi boyunca farklı yönlerde ve saniyede yaklaşık 241.402 km hızla hareket eden farklı asteroid kütleli kara delikleri taklit etmek için kullandılar. (Yönler ve hızlar galaksimizdeki karanlık madde dağılımına ilişkin ek araştırmalardan kaynaklanmaktadır). “Yakın karşılaşma” gibi görünen uçuşlara ya da yakın çevrelerindeki nesneler üzerinde bir etkisi varmış gibi görünen olaylara odaklandılar. Çok geçmeden Dünya ya da Ay üzerindeki herhangi bir etkiyi belirli bir kara deliğe bağlamanın belirsiz olduğunu keşfettiler. Ancak Mars’ın daha iyi bir görüntü sağladığı görüldü.
Araştırmacılar, ilksel bir kara deliğin gezegenin birkaç yüz milyon mil yakınından geçmesi durumunda Mars’ın yörüngesinde bir “yalpalama” ya da küçük bir sapma meydana geleceğini keşfettiler. Mars’ın Dünya’dan yaklaşık 225 milyon kilometreden daha uzakta olduğu göz önüne alındığında, gezegenin yörüngesi böyle bir karşılaşmayı takip eden birkaç yıl boyunca yaklaşık bir metre hareket etmelidir. Bu çok küçük bir yalpalamadır. Bununla birlikte, şu anda Mars’ı izleyen farklı yüksek hassasiyetli araçlar bu yalpalamayı tespit edebilir.
Önümüzdeki birkaç on yıl içinde bu tür bir yalpalama keşfedilse bile, araştırmacılar itmenin herhangi bir asteroitten değil, geçmekte olan bir kara delikten kaynaklandığını doğrulamak için daha fazla araştırmanın gerekli olacağını kabul ediyorlar.
Kaiser, bu ilksel kara deliklere karşı öngörülen arka planlarla ilgili olarak örneğin sıradan uzay taşlarının ortalama hızları ve dağılımları gibi mümkün olduğunca fazla ayrıntıya ihtiyaçları olduğuna dikkat çekiyor. Gökbilimcilerin onlarca yıldır Güneş Sistemimiz boyunca seyahat eden yaygın uzay taşlarını izlediklerini belirterek onların yörüngelerinin tipik özelliklerini hesaplamalarına ve bunları ilksel kara deliklerin izlemesi gereken çok farklı türde rotalar ve hızlarla karşılaştırmaya başlamalarına olanak sağladığını vurguluyor.
Araştırmacılar bu konuda yardımcı olmak için, çok sayıda Güneş Sistemi nesnesini modelleme konusunda engin deneyime sahip bir ekiple yeni bir ortaklık kurma olasılığını değerlendiriyor.
Ekibin diğer bir üyesi olan Sarah Geller’e göre; şu anda gezegenler, uydular ve kayalar da dahil olmak üzere çok çeşitli nesneleri ve bunların uzun süreler boyunca nasıl hareket ettiklerini modellemeye çalıştıklarını, yakın karşılaşma senaryolarını tanıtmayı ve etkilerini daha kesin bir şekilde incelemeyi amaçladıklarını belirtiyor.
Ekibin araştırmasına buradan ulaşabilirsiniz: journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.110.063533
Haberin Kaynağı: news.mit.edu/2024/mars-wobble-could-be-dark-matter-mit-study-finds-0917
Haberi Derleyen: Yaren Doruk
