Yeni Karanlık Madde Açıklaması Şimdiye Kadarkilerin En İyisi Olabilir

Yeni çalışmaya göre karanlık madde galaksiler çevresinde bir “süperakışkan” şeklinde davranıyor olabilir.

Karanlık madde, Evrenin toplam kütlesinin yüzde 85’ini oluşturuyor, ancak fizikçiler arasında henüz karanlık maddenin ne olduğuna dair genel kabul gören bir fikir mevcut değil.

Ancak yeni bir hipotez, bizi, karanlık maddenin kimliğini belirlemeye bir adım daha yaklaştırmış olabilir, çünkü fizikçiler şu an karanlık maddenin tüm bu zaman boyunca, Evrenin en büyük yapılarındaki hayaletimsi parçacıklardan, küçük ölçeklerdeki tuhaf bir süperakışkan haline gelecek şekilde, biçim değiştiriyor olduğundan şüpheleniyorlar. Ve yakın zaman içerisinde bunu teyit edecek yöntemlere sahip olabiliriz.

Karanlık madde neredeyse yüz yıl önce Evrende bulunan madde ile galaksileri bir arada tutan kütleçekim arasındaki dengesizliği açıklamak için ileri sürülen varsayımsal bir madde.
Karalık maddeyi doğrudan tespit edemiyoruz, ancak etrafımızdaki her şey üzerinde etkilerini görebiliyoruz; galaksilerin dönüş şekli ve ışığın Evren boyunca ilerlerken bükülme şekli, bizim tespit edebildiğimizden çok daha fazlasının var olduğuna işaret ediyor.

Şu an ise, iki bilim insanı, karanlık maddenin davranış şekillerini değiştiriyor olduğunu öne sürüyor; bu yaklaşım, karanlık maddenin neden tespit edilmesinin bu kadar güç olduğunu açıklayabilir.

Çalışmanın katılımcılarından biri olmayan, California Üniversitesinden parçacık fizikçisi Tim Tait, Quanta Magazine’e yaptığı yorumda “Bu güzel bir fikir,” diyor. “Bu şekilde elimize tek bir şekilde açıklanabilen iki ayrı karanlık madde geçmiş oluyor.”

Karanlık madde hakkındaki geleneksel görüş, axionlar gibi, zayıf etkileşime giren, kütle çekiminden büyük ölçeklerde gözlemleyebileceğimiz şekilde etkilenen parçacıklardan oluşuyor olduğu şeklinde.

Karanlık maddenin bu “soğuk” biçimi, galaksi kümelerinin ne şekilde davranacağının tahmin edilmesi için kullanışlı ve Evrenin “kozmik ağı” hakkındaki bilgilerimizle de uyumlu. Bilim insanları, tüm galaksilerin görünmez, ipliksi karanlık madde yapılarından oluşan devasa bir galaksiler arası ağ içinde bağlantılı olduklarını öne sürüyor.

Fakat tekil galaksiler ölçeğine indiğimizde ve yıldızların galaktik merkeze göre dönüşleri ele alındığında, yerine oturmayan taşlar var.

Araştırmacılardan, Pennsylvania Üniversitesinde fizikçi olan Justin Khoury, bir basın açıklamasında, “[Evrendeki] kütlenin çoğunluğunu oluşturan karanlık madde, sıradan maddenin bulunduğu bölgelerden farklı yerlerde bulunuyor,” diyor. “Bu, kozmik ağ ölçeğinde, gözlemler ile gayet iyi bir şekilde uyumlu. Galaksi kümeleri ölçeğinde de oldukça iyi. Ancak galaksi ölçeğinde uyumlu değil.”

Khoury ve meslektaşı Princeton Üniversitesinden Lasha Berezhiani’ye göre, karanlık maddenin Evrendeki büyük ve küçük ölçeklerdeki davranışlarını birbiri ile uzlaştıramıyor olmamızın nedeni, biçim değiştirebiliyor olması.

Elimizde, devasa galaksi kümeleri için “soğuk” karanlık madde parçacıkları var; fakat araştırmacılar, tekil galaksiler ölçeğinde karanlık maddenin bir süperakışkan haline geçtiğini öne sürüyorlar.

Süperakışkanlar, sürtünme kuvveti ve viskozitesi olmayan, soğuk ve yoğun maddelerdir ve bazen “maddenin beşinci hali” olarak da adlandırılan Bose-Einstein yoğuşması haline gelebilirler. Bu durum tuhaf görünmesine rağmen, süperakışkanlar, yakın zamanda araştırmacıların bir çeşit süperakışkan olan, “oda sıcaklığında sıvı gibi davranan ışık” ürettiklerini açıklamaları ile giderek daha ulaşılabilir görünmeye başlıyor.

Süperakışkanlar konusundaki anlayışımız güçlendikçe, fizikçiler, süperakışkanların Evrende düşündüğümüzden çok daha fazla miktarda bulunduğu fikrini taşımaya eğilimli hale geliyorlar. Jennifer Oulette, Quanta Magazine için hazırladığı yazıda, “Bilim insanları şu sıralar süperakışkan halinin Evrendeki aşırı ortamlarda doğal olarak ortaya çıkabileceği fikrine giderek daha sıcak bakıyorlar,” diyor. “Süperakışkanlar, nötron yıldızları içerisinde ortaya çıkıyor olabilir ve bazı bilim insanları, uzay-zamanın kendisinin de bir süperakışkan olabileceğini dahi ileri sürüyor. Öyleyse neden karanlık madenin de bir süperakışkan hali bulunmasın?”

Buradaki fikir, tekil galaksiler etrafında bulunan karanlık madde “halelerinin”, süperakışkanların oluşması için gerekli koşulları sağlıyor olması; galaksinin kütle çekimi karanlık maddenin yoğun bir şekilde bir araya toplanmasına neden oluyor ve uzayın soğukluğu da, sıcaklığın süperakışkanların ortaya çıkabilmesine uygun şekilde düşük olmasını sağlıyor.

Daha büyük ölçeklerden bakıldığında ise, aynı kütle çekimi, süperakışkanların ortaya çıkabilmesi için fazla zayıf hale geliyor.

Burada önemli olan nokta ise süperakışkan karanlık maddenin varlığı, tekil galaksilerde ortaya çıkan ve yalnızca kütle çekimi ile açıklanamayan davranışlara bir açıklama sağlayabilme ihtimali olması. Süperakışkan halindeki karanlık madde, galaksilerin etrafındaki halelerde kütle çekimi gibi davranan ancak henüz tanımlanamamış ikinci bir kuvvetin oluşmasına neden oluyor olabilir.

Oulette’in açıkladığı şekliyle, eğer bir elektrik alanına etkide bulunulursa radyo dalgaları oluşur, bir kütleçekim alanına etkide bulunursa kütle çekim dalgaları oluşur. Peki bir süperakışkana etkide bulunulursa? Bu şekilde ise fononlar (ses dalgaları) oluşur ve bu fazladan kuvvet kütle çekimine ekleniyor olabilir.

Araştırmacılardan Khoury, “Bu iyi bir şey, çünkü kütle çekiminin yanında ilave bir kuvvete sahip oluyorsunuz, ancak bu gerçekten karanlık maddenin doğasında mevcut,” diyor. “Bu kuvvetin ortaya çıkmasına neden olan şey karanlık madde ortamının özellikleri.”

Bu hipotezin henüz hakem onayından geçmediğini, dolayısı ile şimdilik tamamen varsayımsal olduğunu belirtmekte fayda var. Yine de makale bu alanda çalışmakta olan araştırmacıların ulaşabilmesi için ön basım sitesi arXiv.org‘da yayımlanmış durumda.

Çalışmanın önemli taraflarından biri ise, aynı zamanda “modifiye Newton dinamiği” (MOND) teorisini de açıklama olasılığının bulunuyor olması. Bu teori, galaksiler içinde gözlemlenen bazı özelliklerin açıklanabilmesi için Newton kanunlarının modifiye edilmesi gerektiğini savunuyor.

Araştırmacılar bir basın açıklamasında, “Galaksilerde, karanlık maddenin süperakışkan davranışları mevcut ve MOND burada geçerli. Ancak galaksi kümelerinde bir karanlık maddenin bir süperakışkan davranışı mevcut değil ve MOND burada geçerli değil,” diyorlar.

Bu hipotezin ne şekilde ilerleyeceğini görmek için şimdilik beklememiz gerekiyor, ancak Khoury ve Berezhiani, süperakışkan karanlık madde öngörülerinin doğrulanabilmesi için test edilebilir yöntemler geliştirmek üzere olduklarını belirtiyorlar.

Eğer öngörüleri doğrulanırsa bu büyük kozmik gizem hakkında nihayet bir şeyler elde etmiş olacağız.

Araştırmaya arXiv.org‘dan ulaşabilirsiniz.

 

Kaynak:

http://www.sciencealert.com/this-new-explanation-for-dark-matter-could-be-the-best-one-yet

 

Yorumlar