Karanlık Madde Uzaydaki Bilinmeyen Bir Sır

Bilim Karanlık Maddeyi Nasıl Arıyor?

Evrendeki maddenin büyük çoğunluğunu oluşturduğu düşünülen bilinmeyen ve görünmez olan karanlık madde arayışı bir dönüm noktasındadır. Yaklaşık 70 yıl önce önerilmiş ve yoğun bir şekilde aranmış olmasına rağmen büyük parçacık çarpıştırıcılar, yeraltındaki dedektörler ve hatta uzaydaki aletlerle hala bulunamadı.

Ancak gökbilimciler “bakılmamış taş bırakmayacaklarına” söz verdiler ve galaksinin içine doğru daha da genişletmeye başladılar. Buradaki fikir, geçerken parçalarına tanık olmuş olabilecek astrofiziksel nesnelerden bilgi çıkarmaktır.

Fizikçiler, karanlık maddenin kendisini yerçekimi yoluyla bir haleler ve alt halolar hiyerarşisi halinde yapılandırma eğilimine sahip olduğuna inanıyorlar. Bu kümelerin kütleleri bir spektruma düşer ve daha düşük kütleli olanların daha çok sayıda olması beklenir. Ne kadar hafif olabileceğinin bir sınırı var mı? Karanlık madde parçacıklarının doğasına bağlıdır.

Karanlık madde doğrudan görülemez. Var olduğunu biliyoruz çünkü çevredeki madde üzerindeki yerçekimi etkilerini görebiliyoruz. Karanlık maddenin gerçekte ne olabileceğine dair farklı teoriler var. Standart model soğuk olduğunu öne sürüyor, yani çok yavaş hareket ediyor ve diğer maddelerle yalnızca yerçekimi kuvveti yoluyla etkileşiyor. Bu, eksenler veya WIMPS olarak bilinen parçacıklardan oluşmasıyla tutarlı olacaktır.

Bununla birlikte başka bir teori, sıcak olduğunu, yani daha yüksek hızlarda hareket ettiğini öne sürüyor. Böyle bir partikül adayı, steril nötrinodur. Karanlık madde soğuksa, bir Samanyolu tipi galaksi ağırlığında bir veya iki subhaloes liman olabilir 10 olduğu kadar 10 Suns ve yaklaşık 10 kitleleriyle büyük olasılıkla yüzlerce 8 Suns. Karanlık madde sıcaksa, 10 civarında daha hafif haleler 8 Suns kolayca oluşamaz. Öyleyse, hafif kütleli karanlık haleler, bize karanlık maddenin doğası hakkında bir şeyler söyleyebilir.

Düşük kütleli halelerin varlığının dikkatlice planlanmış gözlemlerle ortaya çıkarılabileceğine inanıyoruz. Gökbilimciler, karanlık madde haleleri ile bu zaten oldukça başarılı oldular ve geride bıraktıkları hasarı tespit etmek için gözlemler geliştirdiler. Samanyolu’nun içinde düşünülen daha küçük karanlık madde halelerinden birkaçı, bazen küresel kümeler (küresel yıldız koleksiyonu) gibi büyük yıldız özelliklerini delip içlerinde anlatı boşlukları bırakabilir. Karanlık madde haleleri, yerçekimsel mercekleme adı verilen bir süreçte ışığın astrofiziksel nesneler etrafında nasıl büküldüğünü de etkileyebilir.

Ancak yıldız dağılımlarında kalan sinyaller zayıftır ve yıldızların kendi hareketleriyle karıştırılma eğilimindedir. Halelerin etkisini araştırmanın bir başka yolu da etkilediği galaktik gaza bakmaktır. Galaksiler, bu karanlık madde halelerini yakalamak için geniş bir ağ sağlayan, kenarlarına kadar uzanan bol miktarda sıcak gaza (yaklaşık 10 6 derece Kelvin sıcaklıkta ) sahiptir.

Hesaplamalar ve bilgisayar simülasyonları analitik bir arada kullanarak, karanlık haleler ağır 10’dan göstermiştir 8 güneş kütlesi hareket ediyorlar içinden sıcak gaz sıkıştırabilir. Bunlar, X-ışını teleskopları tarafından alınabilen gaz yoğunluğunda yerel ani artışlar yaratacaktır. Bunların yüzde birkaç mertebesinde çok küçük olduğu tahmin ediliyor, ancak yaklaşan Lynx ve Athena teleskoplarının ulaşabileceği mesafede olacaklar.

Gazdaki karanlık madde kaynaklı dalgalanmaları gözlemlemenin bir başka ümit verici yolu da kozmik mikrodalga fondan gelen fotonlar (ışık parçacıkları) Büyük Patlama’dan kalan ışık. Bu ışık , sıcak gazdaki yüksek enerjili elektronları tespit edebileceğimiz bir şekilde dağıtır ve diğer çalışmalara tamamlayıcı bir yaklaşım sağlar.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde, bu yeni yöntem karanlık madde modellerini test etmek için kullanılabilir. Ne olursa olsun 10 altında karanlık madde haleler olsun 8 güneş kütlesi tahmin sayıda bulunur ya da değil, biz işe yarar bir şey öğrenecektir. Sayılar eşleşirse, standart kozmolojik model önemli bir testi geçebilirdi. Eksiklerse veya beklenenden çok daha azsa, standart model göz ardı edilir ve daha uygun bir alternatif bulmamız gerekir.

Karanlık madde bir sır olarak kalmaya devam ediyor, ancak onu çözmek için çok fazla çalışma var. Cevap ister Dünya’daki aletlerden ister astrofiziksel sondalardan gelsin, şüphesiz yüzyılın en önemli keşiflerinden biri olacaktır.