Karanlık Madde, Gama Işını Bağlantısında Yeni Keşifler

Kanıtlara göre, galaktik merkezden gelen gama ışınları karanlık maddeden kaynaklanmıyor.

Amerika ve Hollanda’da yer alan birbirinden bağımsız iki grup, galaksinin içinde gözlemlenen gama ışını fazlalığının, karanlık madde yerine yeni bir kaynaktan geldiğini belirtiyor. Bu kaynak için en iyi aday, hızla dönen nötron yıldızlarıdır. Bu konu gelecekteki araştırmalar içinde daha çok öne çıkacak gibi gözüküyor. Princeton/MIT grubu ve Hollanda kaynaklı grup, birbirlerinden bağımsız olarak, gama ışını sinyallerinin karanlık madde imhasıyla meydana gelmediğini belirlemek için, sırasıyla, non-Poisson ses ve dalgacık dönüştürme şeklinde farklı iki teknik kullandılar.

İki yeni çalışmaya göre galaksimizin merkezindeki gama ışını patlamaları, karanlık maddeye işaret etmiyor gibi görünüyor. Aksine milisaniye pulsarları olarak adlandırılan yüksek dönme hızlı diğer astrofiziksel fenomenlere işaret ediyor. Çalışmaların biri Princeton Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde diğeri Hollanda’de yer alıyor.

 Önceki çalışmalar, Samanyolu Galaksisi’nin içindeki yoğun uzay bölgelerinden gelen  gama ışınlarının, görünmez karanlık madde parçacıklarının çarpışmasıyla meydana geldiğini ileri sürüyordu. Fakat iki araştırma ekibi, yeni istatistiksel analiz metodlarını kullanarak,   gama ışını sinyallerinin beklenen karanlık madde karakteristiğinde olmadığını buldular.

“Analizlerimize göre gördüğümüz şey, galaksinin merkezindeki yeni bir astrofiziksel gama ışını kaynağı için delil oluşturmaktadır. Bu gökyüzünün çok karmaşık bir bölgesidir ve karanlık madde sinyalleriyle karışmış olabilecek diğer astrofiziksel işaretler var.” Mariengela Lisanti, Princeton.

Samanyolu Galaksisi merkezinin karanlık madde içerdiği düşünülmektedir. Çünkü yoğun yıldız kümelerini ve bir kara deliği içeren yoğun bir kütle yığınağına ev sahipliği yapmaktadır. Galaksi merkezindeki karanlık madde çarpışmalarına dair nihai bir bulgu, evren anlayışımızın onaylanması için öne doğru atılan büyük bir adım olurdu. “Bu çarpışmalara dair doğrudan bir delil bulmak ilginç olurdu çünkü bu, bize karanlık maddeyle olağan madde arasındaki ilişkiyi anlamamız konusunda yardım ederdi.” Benjamin Safdi, MIT’den bir araştırmacı.

Sinyallerin karanlık maddeden mi yoksa diğer kaynaklardan mı olduğunu söylemek için Princeton/MIT araştırma ekibi görüntü işleme tekniklerine dikkatlerini verdiler. Gama ışınları bugüne kadar düşünüldüğü gibi karanlık madde parçacıklarının çarpışmasından geliyorsa, onların nasıl görünmeleri gerektiğine baktılar. Bu karanlık madde parçacıkları zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar (WIMP) olarak bilinirler. Analizler için Lisanti, Safdi ve Samuel Lee, MIT’den meslektaşları Wei Xue ve Tracy Slatyer ile birlikte, 2008’den beri ışınları haritalayan NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskopu’ndan aldıkları resimler üzerinde çalıştılar.

Karanlık madde parçacıklarının evrendeki kütlenin yüzde 85’ini oluşturduğu düşünülüyor fakat hiçbir zaman doğrudan saptanamamıştır. Yaygın olarak kabul  gören bir modele göre, iki WIMP’nin çarpışması gama ışını üreterek birbirini imha etmesine neden olur, bu ışığın evrendeki en yüksek enerji formudur.

Bu modele göre, yüksek enerjili ışık parçacıkları ya da fotonlar, Fermi teleskopunun yakalamış olduğu resimlerin piksellerinde düzenli bir şekilde dağılmış olmalıdır. Bunun tersine diğer kaynaklar(pulsarlar diye bilinen dönen yıldızlar gibi), izole, parlak pikseller şeklinde görülen ışık patlamaları salmaktadır.

Araştırmacılar Fermi teleskopu tarafından toplanılan resimlere istatistiksel analizlerini uyguladılar ve foton dağılımının düzenli değil de küme küme olduğunu buldular. Bu da gama ışınlarının karanlık madde parçacıklarının çarpışmasından kaynaklanmadığını belirtmektedir.

Lisanti, “ Bu yeni kaynakların tam olarak ne olduğu bilinmiyor fakat bunlar bir ihtimale göre milisaniye pulsarları olarak bilinen çok eski, hızlıca dönen yıldızlardır. Ve radyo frekanslarını saptayan teleskopları içine alan, diğer türdeki uzay araştırmalarını kullanarak gama ışını kaynağını keşfetmek mümkün olabilir”, diyor.

Çalışmaya doğrudan dahil olmayan Harward Üniversitesi’nden Douglas Finkbeiner, “Bulgu karanlık madde araştırmasını karmaşıklaştırsa da, diğer keşif alanlarına öncülük etmektedir. Astrofizikçiler olarak bizim işimiz evrende gördüklerimizi karakterize etmektir. Önceden belirlenmiş, istenilen çıktıyı almak değil. Tabiki karanlık maddeyi bulmak harika olurdu, fakat nelerin olup bittiğini anlamaya çalışmak ve yeni keşifler yapmak çok heyecan verici” diyor.

Amsterdam Üniversitesi’nden Christoph Weniger’e göre bulgu, çift taraflı bir kazanç durumunu ifade etmektedir: “Önümüzdeki 10 yılda ya Samanyolu tarihine ışık tutan yüzlerce ya da binlerce milisaniye pulsarı buluruz ya da hiçbir şey bulmayız. Sonraki durumda, gama ışını fazlalığı için gerekli bir karanlık madde açıklaması daha fazla aşikar olacaktır.”

Çeviren : Gültekin METİN
http://phys.org/news/2016-02-galactic-center-gamma-rays-dark.html