Tokyo Üniversitesinin açıklamasına göre, bilim insanları, karanlık maddenin uzay boşluğunda yoğunlaştığı yerlere ilişkin teleskop verilerini inceledi. Çalışmada, Samanyolu Galaksisi’nin merkezi yakınlarında görülen belirli gama ışını emisyonlarının, karanlık madde parçacıklarının yok olmasıyla ortaya çıkmış olabileceği saptandı. Bunun, yaklaşık 100 sene önce galaksileri bir arada tuttuğu düşüncesiyle ortaya atılan “karanlık madde” adlı görünmez yapıya yönelik ilk kanıt niteliğinde olabileceği aktarıldı.
1933’te, İsviçreli astronom ve fizikçi Fritz Zwicky, uzaydaki galaksilerin sahip oldukları kütle ile açıklanamayacak kadar yüksek hızlarda hareket ettiğini gözlemledi. Bu bulgu, galaksileri bir arada tutan görünmez bir yapı iskelesinin yani karanlık maddenin varlığını ortaya atmasıyla sonuçlandı. Yaklaşık 100 yıl sonra, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu, karanlık maddenin doğrudan kanıtını sağlamış ve görünmez maddenin ilk kez “görülmesine” olanak tanımış olabilir.
Karanlık maddenin varlığı nasıl biliniyor?
Karanlık madde öne sürülmesinden bu yana büyük ölçüde bir gizemini koruyor. Bugüne dek bilim insanları karanlık maddeyi yalnızca görünür madde üzerindeki etkileri yoluyla dolaylı olarak tespit edebildi. Mesela, galaksileri bir arada tutacak kadar güçlü bir kütleçekim kuvveti yaratmasından.
Doğrudan gözlemlenememesinin nedeni ise, karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmemesi; yani ışığı emmiyor, yansıtmıyor veya yaymıyor.
Pek çok teori olmasına rağmen birçok araştırmacı, karanlık maddenin zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklardan (Weakly Interacting Massive Particles/WIMP) oluştuğunu varsayıyor. Bu parçacıklar protonlardan daha ağırken diğer maddelerle çok az etkileşime girer. Etkileşim eksikliğine rağmen, iki WIMP’in çarpıştığında birbirlerini yok edeceği, gama ışını fotonları dahil diğer parçacıkları açığa çıkaracakları öngörülüyor.
Araştırmacılar, uzun yıllardır gama ışınlarını aramak için, Samanyolu’nun merkezi gibi karanlık maddenin yoğunlaştığı bölgeleri astronomik gözlemlerle hedef alıyor.
Fermi Teleskobu’ndan gözlemler
Tokyo Üniversitesi Astronomi Bölümü’nden Profesör Tomonori Totani, Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu’ndan elde edilen en son verileri kullanarak, teorik karanlık madde parçacıklarının yok oluşuyla tahmin edilen belirli gama ışınlarını tespit ettiğini ileri sürüyor.
Phys org’un aktardığına göre, Profesör Totani, “20 gigaelektronvolt (ya da 20 milyar elektronvolt, yani son derece büyük bir enerji miktarı) foton enerjisine sahip gama ışınlarını, Samanyolu Galaksisi’nin merkezine doğru halo benzeri bir yapıda uzanan şekilde tespit ettik. Gama ışını emisyon bileşeni, karanlık madde halosundan beklenen biçimle oldukça örtüşüyor.” şeklinde konuştu.
Gözlemlenen enerji spektrumu (gama ışını yoğunlukları dağılımı), neredeyse protonun 500 katı kütleye sahip varsayımsal WIMP’lerin yok oluşuyla ortaya çıkması beklenen emisyona uyum gösteriyor. Gama ışını yoğunluğundan hesaplanan WIMP yok oluş sıklığı da teorik tahminlerle uyumlu çıktı.
Daha da önemlisi, çalışmaya göre, gama ışını ölçümleri, diğer, daha yaygın astronomik olgularla ya da gama ışını emisyonlarıyla açıklanamıyor. Bu yüzden baş yazar Totani, verileri, uzun yıllardır aranan karanlık maddeden kaynaklanan gama ışını emisyonunun güçlü bir göstergesi olarak değerlendiriyor.
Bulgular, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics dergisinde yayımlanmak üzere kabul edildi.
Karanlık maddeyi gördüğümüz ilk an mı?
Baş yazar Totani, “Eğer çalışma doğrulanırsa, insanlığın karanlık maddeyi ilk kez ‘gördüğü’ anlamına geliyor. Karanlık maddenin, parçacık fiziğinin mevcut standart modelinde yer almayan yeni bir parçacık olduğu ortaya çıkıyor. Bu, astronomi ve fizikte büyük bir gelişmeye işaret ediyor.” dedi.
Totani, gama ışını ölçümlerinin karanlık madde parçacıklarını tespit ettiğinden emin olsa da, sonuçlarının diğer araştırmacılar tarafından bağımsız analizlerle doğrulanması gerekiyor. Onaylansa bile bilim insanları, halo benzeri ışınımın gerçekten karanlık madde yok oluşundan gelip gelmediğini kesinleştirmek için ek kanıt arayacak.
Karanlık maddenin yoğun olduğu diğer yerlerdeki WIMP çarpışmalarına işaret eden benzer gama ışınlarının tespiti bulguları güçlendirebilir. Örneğin, Samanyolu halosu içindeki cüce galaksilerden aynı enerjide gama ışını emisyonlarının saptanması karanlık madde analizini destekleyebilir.
Öte yandan, bulguların diğer araştırmacılar tarafından bağımsız olarak incelenmesi ve bu gama ışını emisyonunun karanlık madde harici bir fenomenden kaynaklanmadığının kanıtlanması gerekiyor.
Kaynak: arxiv