Galaksimizin merkezindeki parıltı karanlık maddenin eseri olabilir

Michelle Starr

Samanyolu’nun merkezi gizemli bir şekilde parlıyor. Şüphesiz, orada Güneş’in kütlesinin 4 milyon katı büyüklüğe sahip bir kara delikle birlikte birçok yıldız bulunuyor ama tüm bunlardan ışığı çıkardığımızda, bölgeyi tamamen kaplayan gizemli gama radyasyonu fazlasıyla baş başa kalıyoruz.

Burası, ‘Galaktik Merkez GeV Fazlası (kısaca GCE)’ diye adlandırılıyor ve 2009 yılında Lisa Goodenough ve Dan Hooper adlı fizikçiler tarafından keşfedilmesinden beri bilim insanlarının kafasını karıştırıyor. NASA’nın Fermi teleskobundan elde edilen verilerde, -evrendeki en enerjik ışıklardan biri olan- gama radyasyonu fazlası buldular ve buna sebep olan şeyi doğrudan saptayamadık.

YENİ ARAŞTIRMA KARANLIK MADDEYİ İŞARET EDİYOR

Şimdi, İtalya’da bulunan Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü’nden fizikçi Mattia Di Mauro bir adım öne çıktı. Mauro, incelemelerinin, GCE’nin sorumlusu olarak karanlık maddeyi işaret ettiğini duyurdu (bu görüş ilk olarak Goodenough ve Hooper tarafından yapılan bir açıklamayla ortaya atılmıştı). Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz; yalnızca yıldızlar, toz, gaz ve galaksi benzeri normal maddeler gibi doğrudan tespit edebileceğimiz şeylerle açıklanamayan kütle çekimsel etkilerden sorumlu, gizemli bir kütle var.

Örnek olarak, galaksiler, yalnızca barındırdıkları normal maddeden kütle çekimsel olarak etkileniyorlarsa olması gerekenden çok daha hızlı dönerler; kütle çekimsel mercekleme -yani uzay zamanın devasa cisimlerin etrafında bükülmesi olgusu-, olması gerekenden çok daha güçlüdür. Bu ek kütle çekimini ortaya çıkaran şey ise doğrudan saptama yeteneğimizin ötesinde bulunuyor. Karanlık maddeyi sadece diğer cisimler üzerindeki kütle çekimsel etkisi aracılığıyla biliyoruz ve uzayda bundan çok fazla var. Onun bir parçasını göremesek de, evrendeki tüm maddelerin kabaca yüzde 80’i karanlık maddeden oluşuyor.

Goodenough ve Hooper, ‘WIMPS’ (zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar) denilen bazı karanlık madde parçacıkları ve bunların  antiparçacıklarının çarpışması halinde, gama ışını fotonları da dahil olmak üzere diğer parçacıklardan oluşan bir sağanakta patlayarak birbirlerini yok edeceklerini öne sürüyor. İkili, bu açıklamanın verilere şaşırtıcı oranda uygun olduğunu söylüyor. Ne var ki, diğer fizikçiler buna ikna olmadı ve hatta biri, açıklamayı 'sallantıda' diye nitelendirdi.

KAYNAĞI BİR PULSAR YA DA WIMP OLABİLİR Mİ?

2018 yılında, diğer bir bilim insanı ekibi, henüz görmediğimiz, çok yaşlı ve ‘pulsar’ adı verilen ölü yıldızların bu fazlalığın nedeni olabileceğini öne sürdü. Bu açıklama akla yatkın; zira galaktik merkez bir veya birkaç yıldızı gözden kaçırmanın fazlasıyla kolay olduğu, kalabalık, tozlu ve çok hareketli bir bölge.

Yapılan son araştırmalar, ayrıca GCE’nin dağılımının -bir karanlık madde yok oluşundan beklediğimiz haliyle- düzgün olmadığını, buna karşın pulsar araştırma ekibinin ‘yıldızlar gibi noktasal kaynaklarla tutarlı’ diye yorumladığı, bir tür kümelenmiş ve gözenekli yapıda olduğunu da ortaya çıkardı.

Sonra farklı bir ekip ortaya çıkarak gözenekli gama radyasyonunun karanlık madde tarafından üretilebileceğine karar vererek iddiayı tekrar gündeme getirdi. Akabinde, daha fazla araştırmacı, en sık araştırılan sistemlerde bir miktar kütle kullanarak, karanlık madde imhası ile bir grup kapsamlı galaktik merkez modeli üretti. Neticede, WIMP’lerin, GCE’nin kaynağı olması ihtimalinin düşük olduğunu buldular.

FARKLI KAYNAKLARDAN GELEN FARKLI VERİLER KAŞILAŞTIRILDI

Di Mauro’ya dönelim. Yaptığı araştırmada, son 11 yıldır Fermi teleskobundan elde edilen verileri, Resurs-DK No.1 uydusundaki Pamela kozmik ışın detektörü ve Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki Alfa Manyetik Spektrometre deneyi tarafından kaydedilen diğer astronomik anomalilerin ölçümleriyle karşılaştırdı. Çalışması, özellikle de Fermi’den geçen yıl toplanan en geniş veri kümesini kullanıyor ve arka plan radyasyonunun taşıdığı değişkenlikleri en aza indiriyor. Di Mauro, bunun, GCE’nin uzaysal dağılımıyla ilgili çeşitli açıklamaları dışlamaya yardımcı olabilecek bilgiler sağladığını ifade ediyor.

“Şayet fazlalık, mesela kozmik ışınlar ve atomlar arasındaki etkileşimden kaynaklanıyor olsaydı, kozmik parçacıkların yayılması sebebiyle daha düşük enerjilerde daha geniş bir uzaysal dağılıma ve daha yüksek enerjilerde daha düşük bir yayılmaya tanık olmayı beklerdik,” diye açıklıyor: “Bununla birlikte, benim çalışmam, enerjinin bir fonksiyonu olarak fazlalığın uzaysal dağılımının nasıl değişmediğinin altını çiziyor.”

'KARANLIK MADDE İLE AÇIKLANABİLİR'

Bunun daha önce hiç gözlemlenmediğini ve karanlık madde parçacıklarının benzer enerjilere sahip olması gerektiğini düşündüğümüz için, karanlık madde ile açıklanabileceğini söylüyor. “Analiz, gama ışınları fazlasının galaktik merkezde yoğunlaştığını açık biçimde gösteriyor; eğer karanlık madde aslında yeni bir parçacık türüyse, Samanyolu’nun kalbinde tam olarak bulmayı beklediğimiz şey de budur” diyor.

Bu parçacığın ne olduğuna gelince, bu hâlâ büyük bir sır. Di Mauro ve İsveç’teki Stockholm Üniversitesi’nden meslektaşı Martin Wolfgang Winkler, ikinci bir ön baskı makalesinde, yakındaki cüce küresel galaksilerde gama ışını fazlası arayarak bu sırrı açığa çıkarmaya çalıştılar. Onu bulamadılar ama algılanan bu yokluk, karanlık madde parçacığının kütlesiyle ilgili sınırlamalar oluşturmalarına olanak sağladı. İkili, bu sınırlamaların GCE ile uyumlu olduğunun altını çiziyor.

Yani bu durum, GCE’ye karanlık maddenin sebep olduğu anlamına mı geliyor? Hayır ama buna karanlık maddenin sebep olmadığını da söyleyemeyeceğimiz anlamına geliyor. Temelde, her şey hiç olmadığı kadar şaşırtıcı ve onu çözmeye başlamak için fazlasıyla etkileyici bilimsel araştırmalara (ve büyük olasılıkla çok daha fazla gözlem yapmaya) ihtiyacımız olacak. Birçok fizikçinin beklenti içinde ellerini ovuşturması sebebiyle, güçte büyük bir dalgalanma hissedebiliriz.

Yazının orijinali Science Alert sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)