'Karanlık cüce'nin keşfi, karanlık maddenin gizeminin çözülmesine kapı açabilir

DNVN - Yeni yayınlanan bir çalışma, gizemli "karanlık cücelerin" önemli ipuçları sağlayabileceğini ve modern kozmolojinin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık maddenin gerçek doğasının aydınlatılmasına katkıda bulunabileceğini gösteriyor.

Galaksimizin merkezinde karanlık cüceler adı verilen yeni bir yıldız nesnesi sınıfının varlığı öne sürülüyor olabilir. Bu sönük, düşük kütleli yıldızlar nükleer füzyonla değil, karanlık madde parçacıklarının yok olmasıyla güçleniyor olabilir ve bu da evrenin en büyük gizemlerinden birinin anlaşılması zor doğasını ortaya çıkarabilir. (Sanatçının konsepti). Kaynak: SciTechDaily.

Astrofizik ve Nükleer Astrofizik Dergisi'nde yayınlanan makalede, Birleşik Krallık ve Hawaii'den araştırmacılardan oluşan bir ekip, karanlık cüceler kavramını ortaya koydu ve insanların James Webb Uzay Teleskobu da dahil olmak üzere mevcut cihazları kullanarak bunları nasıl tespit edebileceğini anlattı. "Karanlık cüceler" adı, özünde karanlık oldukları için değil, günümüzde astrofizik ve kozmolojinin merkezinde yer alan karanlık maddeyle yakından bağlantılı oldukları için verilmiştir.

"Evrenin %25'inin ışık yaymayan, bu nedenle çıplak gözle ve teleskoplarla görülemeyen bir madde türünden oluştuğunu düşünüyoruz. Bunu yalnızca kütleçekimsel etkileriyle tespit edebiliyoruz. Bu yüzden ona karanlık madde diyoruz," diye açıkladı Hawaii Üniversitesi'nden çalışma ortak yazarı Profesör Jeremy Sakstein.

Karanlık maddenin varlığı doğrulanmış ve bilim insanları davranışlarını gözlemlemiş olsa da, gerçek doğası hâlâ bir sır olarak kalmaya devam ediyor. Son 50 yılda birçok hipotez öne sürülmüş, ancak hiçbiri güçlü deneysel verilerle desteklenmemiştir. Bu gibi çalışmalar, nihai bir cevaba yaklaşmak için pratik yöntemler sunmayı amaçlamaktadır.

Karanlık madde için önde gelen adaylar arasında, son derece büyük kütlelere sahip ve sıradan maddeyle çok zayıf etkileşime giren Zayıf Etkileşimli Büyük Parçacıklar (WIMP'ler) bulunur. Neredeyse hiç fark edilmeden her şeyin içinden geçerler, ışık yaymazlar, elektromanyetik kuvvetlerden etkilenmezler ve bu nedenle ışığı yansıtmazlar ve görünmez kalırlar. WIMP'ler yalnızca kütleçekimsel etkileri aracılığıyla dolaylı olarak tespit edilebilirler. Bu aynı zamanda karanlık cücelerin varlığı için gerekli olan karanlık madde türüdür.

Siyah cüce çizimi. Kaynak: Sissa Medialab personeli tarafından Adobe Illustrator kullanılarak oluşturulan görsel.

Sakstein, "Karanlık madde kütleçekimsel olarak etkileşime girebilir, bu nedenle yıldızlar tarafından yakalanır ve içlerinde birikir. Bu gerçekleştiğinde, kendisiyle etkileşime girebilir ve kendini yok ederek yıldızı ısıtan enerji açığa çıkarabilir," diye açıklıyor.

Güneş gibi sıradan yıldızlar, kütleçekimlerinin maddeyi atom çekirdekleri arasında reaksiyonları tetikleyecek ve ışık olarak gördüğümüz muazzam miktarda enerji açığa çıkaracak kadar sıkıştırabileceği kadar büyük olduklarında, çekirdeklerindeki nükleer füzyonla parlarlar. Öte yandan karanlık cüceler de parlar, ancak nükleer füzyon yoluyla değil.

"Karanlık cüceler çok küçüktür, Güneş'in kütlesinin yalnızca yaklaşık %8'i kadardır," dedi Sakstein. Bu kadar düşük kütleler füzyon reaksiyonlarını başlatmak için yeterli değildir. Bu nedenle, evrende yaygın olsalar da, bu cisimler genellikle küçük kütleçekimsel çöküşlerinin ürettiği enerjiden yalnızca hafif bir parıltı yayarlar ve kahverengi cüceler olarak adlandırılırlar.

Ancak, Samanyolu'nun merkezi gibi karanlık madde bakımından zengin bölgelerde var olduklarında, kahverengi cüceler başka formlara dönüşebilirler. Sakstein, "Bu nesneler karanlık maddeyi toplayarak onları karanlık cüceler haline getirir," diye vurguladı. "Etraflarında ne kadar çok karanlık madde varsa, o kadar çok toplarlar. Ve ne kadar çok karanlık madde biriktirirlerse, yok oluşlarından o kadar çok enerji üretebilirler."

Ancak tüm bu teoriler yalnızca belirli bir karanlık madde türü için işe yarıyor. Sakstein, "Karanlık cücelerin var olabilmesi için karanlık maddenin, WIMP'lerden, yani kendileriyle etkileşime girerek görünür madde yaratabilen büyük kütleli parçacıklardan oluşması gerekir," diyor. Aksiyonlar, steril nötrinolar veya sönük ultra hafif parçacıklar gibi diğer teoriler ise istenen etkiyi yaratamayacak kadar hafif. Yalnızca etkileşime girip görünür enerjiye dönüşebilen büyük kütleli parçacıklar, karanlık cüceler için yeterli enerji sağlayabilir.

Ancak bu hipotezin geçerli olması için, karanlık cüceleri tanımlamak için özel bir yönteme ihtiyaç var. Bu nedenle Sakstein ve meslektaşları bir imza öneriyor: Lityum-7. Bu, normal yıldızlarda çok hızlı yanan ve hızla yok olan bir element. Sakstein, "Karanlık cüceye benzeyen bir cisim bulursanız, Lityum-7 izlerini kontrol edebilirsiniz. Eğer hala oradaysa, kahverengi cüce veya benzeri bir şey olamaz," diye açıklıyor.

James Webb Uzay Teleskobu gibi modern cihazların, karanlık cüceler gibi son derece soğuk nesneleri tespit edebildiği düşünülüyor. Sakstein farklı bir yaklaşım öneriyor: "Başka bir seçenek de tüm popülasyona bakmak ve ardından daha iyi karakterize etmek için ek bir karanlık cüce popülasyonunun dahil edilip edilmemesi gerektiğini istatistiksel olarak sorgulamaktır."

Bilim insanları önümüzdeki yıllarda bir veya daha fazla karanlık cüce tespit ederse, bu, karanlık maddenin WIMP'lerden oluştuğu hipotezini desteklemeye yetecek mi? "Oldukça güçlü," diye yanıtladı Sakstein. "Aksonlar gibi hafif karanlık madde adaylarında, karanlık cüceye benzeyen bir şey bulabileceğimizi sanmıyorum. Yıldızların içinde birikmezler. Karanlık cüceler bulursak, karanlık maddenin kütleli olduğuna ve kendisiyle güçlü, ancak standart modelle yalnızca zayıf bir etkileşime girdiğine dair güçlü bir kanıt olur. Bu, WIMP'leri ve diğer bazı sıra dışı modelleri de kapsıyor."

Ancak karanlık cücelerin keşfinin karanlık maddenin mutlaka bir WIMP olduğu anlamına gelmediğini, ancak bir WIMP veya WIMP'e yakın davranan başka bir madde formu olabileceğini de belirtti.

Eğer bu hipotez doğrulanırsa, evrenin en büyük gizemlerinden birine ışık tutarak yeni araştırma alanları açılabilir.

La Khe (SciTech Daily'ye göre)

Kaynak: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/phat-hien-sao-lun-toi-co-the-mo-canh-cua-giai-ma-bi-an-vat-chat-toi/20250905082132203