Eski Yıldızlar Karanlık Maddenin Sürati Hakkında Bize Bilgi Verebilir

Karanlık madde ile gökadanın en eski yıldızları arasındaki benzerlikler zannettiğimizden de fazla olabilir.


Amber Jorgenson tarafından 2 Şubat 2018 Cuma günü yayımlandı.

Kütle çekimsel kırılma ile, Hubble Uzay Teleskobu’nun elde ettiği bilgilerle hazırlanan bu resimde, devasa gökada kümesini saran karanlık maddenin dağılımı mavi renkte gösteriliyor. J.-P. Kneib/ESA/NASA

Evrenimizde dolaşan, karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların hızları, gökbilim insanlarının bu gizemli maddeyi daha iyi anlamaları için çok önemli bir bilgi. Her ne kadar araştırmacılar senelerdir karanlık maddenin hızını ölçmeye çalıştılarsa da, şu ana kadar hiçbir girişim başarılı olmadı. Cevabı bulabilmek için bir araya gelen bir grup araştırmacı ise ortaya farklı bir bakış açısı koydu: karanlık maddenin hızını gözlem yöntemiyle bulmak yerine, bir bilgisayar simülasyonuyla bulmak.

24 Ocak’ta Physical Review Letters adlı dergide yayımlanan makalelerinde, uluslarası astrofizikçilerden oluşan bu grup, onların ürettiği bilgisayar simülasyonunun yanında, gökadanın en eski yıldızlarının ölçümü, karanlık maddenin hızıyla ilgili bilgilere ışık tutabilir.

Bir basın açıklamasında, Princeton Üniversitesi’nde fizik alanında asistan profesör olan Mariangela Lisanti bu araştırma için şunları söyledi:

‘’Bu eski yıldızlar, bizim göremediğimiz karanlık madde için bir nevi hız ölçeri, onların sayesinde Dünya yakınlarındaki hız dağılımını ölçebiliriz. Eski yıldızlar için karanlık maddenin ışıklı izleyicisi tabirini kulanmak yanlış olmaz. Karanlık maddeyi asla göremeyiz, çünkü gözlemlenebilecek ölçüde ışık yaymıyor. O bizim için görünmez, işte bu sebeple şu ana kadar onunla ilgili somut bir açıklama yapamadık.’’

Neden eski yıldızlar?

Her şey, gökadadaki birtakım yıldızların gökbilimcilere görünmez karanlık maddenin hareketlerini gözlemleyebilmesinde yardımcı olabileceği fikriyle başladı. Günümüzde geçerli olan kurama göre, Samanyolu’nun her tarafa yayılan karanlık madde halesi, aslında ‘althale’ adında, içinde hem karanlık madde hem de yıldızları kapsayan, küçük bileşenlerden oluşmuştur. Makalenin yazarlarından biri olan Jonah Herzog-Arbeitman ise şunu söylüyor: ‘’Varsayımımıza göre bazı altküme yıldızlar, bir nedenden ötürü karanlık maddenin hızıyla eşit hızda olmalıydı.’’

Yıldızları alternatif bir gözlem aracı olarak kullanmak için, öncelikle hangi yıldızların karanlık madde gibi davrandığını bulmaları gerekiyordu. Bunu yapmak için Eris adında, Samanyolu’nda yıldız ve karanlık madde gibi nesnelerin hareketlerini taklit eden bir bilgisayar simülasyonunu kullandılar.

Eris’ten gelen bilgileri inceleyen ekip, karanlık maddeyle pek çok çeşitte ve metalisitede yıldızın özelliklerini karşılaştırdılar. Metalisite, bir yıldızın içindeki ağır, demir gibi, ve hafif metallerin oranıdır. Metallerin süpernova patlamaları ya da nötron yıldızlarının çarpışması sonucu oluşmasından dolayı araştırmacılar, yıldızın oluşumu sırasında bulunan ağır elementlere dayanarak bir yıldızın yaşını onun metalisitesi ile bulabilir. Samanyolu’nun zamanında birleştiği, içlerinde pek çok yıldız ve karanlık madde bulunduran küçük gökadaların içinde de az miktarda ağır metal olduğu biliniyor.

Simülasyonun çıktısında karanlık maddenin hızını gösteren kıvrımlar, az sayıda ağır metali içinde barındıran eski yıldızların hızını gösterenlerle neredeyse birebir aynıydı. Aslında geriye baktığımızda araştırmacıların eski yıldızlarla karanlık madde arasında kurduğu bu bağ çok da şaşırtıcı değil. Bay Necib ise bu konuda şunları söyledi:

‘’Karanlık madde ve bu eski yıldızlar aynı yerden ortaya çıktılar, aynı özelliklere sahipler.’’

Karanlık maddeyi algılamak için değişik bir yöntem

Yapılan eski yöntemlere nazaran, karanlık maddenin hızını simülasyon yardımıyla hesaplamak çok değişik bir yöntem. Geçtiğimiz on yıl içinde araştırmacılar, karanlık maddenin hızını ölçmek için Dünya’nın altında derinlere yerleştirilen xenon gibi yoğun maddelerden üretilen algılayıcıları kullandı. Bu sayede karanlık maddeyi oluşturan parçacıkların sıkışmış halde olan atomlara çarptırarak görülebilir bir titreşim yakalamayı umuyorlardı. Ancak, karanlık maddenin hızıyla birlikte kütlesi de deneyin başarılı olma şansını etkiliyordu. İşte bu yüzden gökbilimciler, karanlık maddenin hızını bulmak için büyük bir istekle uğraştı.

Eğer karanlık madde yavaş ve hafif ise, yoğun bir maddeyle görülebilir bir etkileşime girmesi için gereken miktarda kinetik enerjiye sahip olamayacaktı, bu sebeple de herhangi bir çarpışma algılanamayacaktı. Şimdilik bu düşünce doğruymuş gibi duruyor, zira  henüz araştırmacılar karanlık maddenin bu algılayıcılarla etkileşimde bulunduğunu gözlemleyemediler. Bayan Lisanti’nin de söylediği gibi, ‘’Şu ana kadar hiçbir şey gözlemleyemememizin sebebi, karanlık maddenin hız dağılımının tahminlerimizden farklı olması olabilir mi?’’

Konumunun çok zor bulunduğu ve görülmesinin imkansız olduğu göz önüne alındığında, bilgisayar simülasyonu kullanarak karanlık maddenin hızını ölçmek bize süratini ve başka niteliklerini keşfedebilmemiz için yeni kapılar açabilir. Fakat şimdilik, simülasyon sonuçları sadece kuramsal ve herhangi bir bilimsel kanıt teşkil etmiyor. Gökadamızın karanlık maddesinin hızıyla olan bağlantısı kurulmadan önce, daha fazla çalışma ile eski yıldızların hızlarının kesin bir şekilde belirlenmesi gerekiyor.

Bu bilgilerin kanıtlarla desteklenmesi ise beklediğimizden daha kısa sürede bile gerçekleşebilir. Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uydusu milyarlarca yıldızdan bilgi toplamaya devam ediyor. Bulgularını paylaştığında ise bu kuramsal keşifler somut birer bilimsel kanıtlara dönüşebilir.

 

Astronomy.com sitesindeki makaleden çevrilmiştir.

Kaynak: http://www.astronomy.com/news/2018/02/ancient-stars-could-help-determine-dark-matters-velocity

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *