Astrofizikçiler bir asırdır evrenin kütlesinin %85’inin uzayda sıradan maddelerin yanı sıra var olan gizemli bir maddeden oluştuğunu biliyor. “Karanlık madde” olarak adlandırılması, ışık yaymaması, yansıtmaması ya da emmemesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Gözlemlenen sıradan madde miktarı, galaksilerdeki yıldızların beklenenden daha yüksek dönme hızlarından kozmik mikrodalga arka planındaki tüm Evren ölçeğindeki anormalliklere kadar bazı astronomik verileri açıklamakta yetersiz kalmış ve bu yeni bileşenin fiziğe dahil edilmesini gerektirmiştir.
Karanlık madde yaygındır, ancak bileşimi bilim insanları tarafından henüz belirlenmemiştir. Zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar ya da WIMP’ler olarak adlandırılan bu parçacıkların karanlık maddenin temel yapı taşlarını oluşturabilecek en olası adaylar olduğu düşünülüyordu. Birçok fizikçinin sıradan madde parçacıklarıyla etkileşimlerinin bir laboratuvarda görülebilmesi gerektiğini düşünmesine rağmen, WIMP’leri yer tabanlı dedektörler, parçacık hızlandırıcılar veya uzay uyduları ile gözlemlemek için başarılı bir girişim olmamıştır.
Birçok bilim insanı, WIMP’lerin keşfinde başarılı deneysel sonuçlar elde edilememesi nedeniyle karanlık maddenin başka bir şeyden oluşabileceği sonucuna varmıştır.
Reggie C. Pantig ve Ali Övgün’ün, Progress of Physics dergisinde yayınlanan yeni bir makalelerinde, evrenin gerçekten “bulanık karanlık madde” ile dolu olduğu teorisini incelediler ve bunu tespit etmek için bir yöntem sundular.
Karanlık Maddenin Belirsizliği
Filipinler’deki De La Salle Üniversitesi’nden Doktor Pantig bir e-postada “bulanık karanlık maddenin çok hafif parçacıklardan oluşan varsayımsal bir malzeme olduğunu” belirtti. “Bunlar sıradan maddeyi oluşturan proton ve nötronlardan çok daha hafiftir. Bu parçacıkların çok hafif olmaları nedeniyle, ayrık parçacıklardan ziyade bir sıvı ya da dalga gibi hareket edeceklerine inanılmaktadır.
Laboratuvar araştırmalarında karanlık maddeye rastlanmaması, bulanık karanlık madde parçacıklarının varsayılan kütlesinin bir elektronun kütlesinden 25 mertebe daha az olmasıyla açıklanmaktadır. Ayrıca diğer parçacıklarla yok denecek kadar zayıf kuvvetlerle etkileşime girdikleri tahmin edilmektedir. Bu modelin astronomik gözlemlere WIMP hipotezinden çok daha iyi uyması da bir başka artı.
Pantig, bir galaksinin ve bir bütün olarak Evren’in büyük ölçekli yapısının, WIMP’lere dayanan mevcut kozmik evrim paradigması tarafından çok başarılı bir şekilde açıklandığını söylüyor. Ancak model, karanlık maddenin tek tek galaksiler ölçeğindeki dağılımındaki bazı anormallikleri açıklamakta zorlanıyor.
Bu tür parçacıkların varlığını öngörmek için hem teorik hem de deneysel gerekçelerin olması, karanlık madde kavramını çok daha cazip hale getiriyor. Kuantum yerçekimi teorisinin önde gelen adaylarından sicim teorisine göre, benzer özelliklere sahip son derece hafif parçacıkların var olması bekleniyor.
Türkiye’deki Doğu Akdeniz Üniversitesi’nden Profesör Ali Övgün bir e-postasında şöyle yazıyor: “Sicim teorisinin ultra hafif aksiyonlar şeklinde doğal bulanık karanlık madde adayları ortaya çıkardığı iddia ediliyor.” Popüler bir karanlık madde teorisine göre karanlık madde, Bose-Einstein yoğuşmaları olarak halo benzeri yapılarda yoğunlaşan aksion benzeri hafif parçacıklardan oluşuyor.
Kara Delikler Parçacıkları Tespit Etmek İçin Bir Yöntem Sunabilir mi?
Araştırmacıların önerdiği tespit tekniği, etraflarında bulanık karanlık madde bulutları oluşturduğu düşünülen ve birçok galaksinin merkezinde bulunan süper kütleli kara deliklerin gözlemlenmesine dayanıyor. Bu bulutlar, varsayımsal parçacığın kütlesine bağlı olarak, bu kara deliklerin yakınında seyahat eden ışık ışınlarının potansiyel olarak tespit edilebilir bir sapmasına neden olabilir. Karanlık madde bileşeninin WIMP’ler olması durumunda bulutların ortaya çıkıp çıkmayacağı bilinmemektedir, çünkü bunların üretimi çok hafif parçacıklara özgüdür.
İki iyi bilinen süper kütleli kara deliğin yakınında bulunabilecek potansiyel bulutları tartıştılar. Bunlardan biri Samanyolu’nun galaktik merkezinde yer alan Sagittarius A*, diğeri ise M87 olarak bilinen en ağır galaksilerden birinin merkezinde yer alan ve yakın zamanda görüntülenen M87*.
Kara deliklerin dönmediği basitleştirilmiş bir teorik modelle çalışan fizikçilere göre, bulanık bir karanlık madde parçacığının kütlesi teorisyenler tarafından tipik olarak kabul edilen aralıkta yer alıyorsa, bulutlar yeni ve hatta mevcut nesil teleskoplarla gözlemlenebilir (bu durum yukarıda bahsedilen kara delikler için yanlıştır).
Çalışmalarının potansiyel sonuçlarıyla ilgili olarak bilim insanları çeşitli olasılıkları inceliyor. Bunlardan ilki, kara delik dönüşünü modele dahil ederek hesaplamaların doğruluğunu arttırmak ve bunun bulutların tespit edilebilirliğine ilişkin bulgularını nasıl etkilediğini görmek. Analiz, daha evrensel bir bulut mimarisi tasarlanarak daha da geliştirilebilir ve bunun da sonuçlar üzerinde bir etkisi olacaktır. Araştırmacıların üzerinde düşündükleri son seçenek ise prosedürlerini, karanlık madde bulutunun süper kütleli kara deliğin çekim alanını nasıl etkilediğini analiz eden diğer yöntemlerle karşılaştırmak.
Pantig, diğer karanlık madde modellerini de araştırmaya devam edeceklerini söyledi. “Çalışmamız, süper kütleli kara delikler için astrofiziksel bir yaşam alanı görevi gören karanlık maddenin sonuçlarını incelemenin yalnızca alternatif bir yoludur.” “Dünya’ya bağlı ekipmanlar bizi başarısızlığa uğratırsa neden bunun yerine bu uç öğeleri kullanmayalım? Tek sorun dedektörlerin hassasiyeti ki bu da yakında çözülebilir.
Kaynak: advancedsciencenews
