Güneş çekirdeği karanlık madde mi üretiyor?

Evrenin en gizemli öğelerinden biri olan “karanlık madde“ye dair fizik dünyasında son derece önemli bir gelişme yaşandı. Leicester Üniversitesi‘nden bir grup astronom X ışını spektrumunda, ‘axion’ların (karanlık madde olduğu varsayılan parçacık) bir işareti olduğu izlenmini veren tuhaf bir sinyal tanımladılar. Bunu doğrulamak uzun yıllar sürecek olsa da, söz konusu veri karanlık maddenin ilk doğrudan keşfi ve tanımlanması olabilir.

Söz konusu çalışma karanlık maddeyi ve Evrenin işleyiş biçiminin kavranışında büyük bir ilerleme elde edilebilmesi açısından oldukça önemli. Şimdiye kadar doğrudan gözlemlenmemiş olsa da, astronomlar karanlık maddenin varolduğundan kesinlikle eminler çünkü bu madde olmadan galaksilerin çözülmeye ve birbirlerinden uzaklaşarak savrulmaya başlayacağını biliyorlar. Ayrıca, bu madde ışığı yaymasa ya da onu çekmese bile, gözlemleyebildiğimiz gök cisimleri üzerinde yerçekimsel bir etki uyguluyor. Daha açık söylemek gerekecekse, karanlık madde Evreni birarada tutan şey ve içindeki her şeyle birlikte bütün evrenin de %85’ini oluşturuyor.

İLGİLİ İÇERİK: Karanlık madde her 30 milyon yılda bir dünya üzerinde kaosa nasıl yol açıyor?

Axion‘lara dair çeşitli fikiler bir süredir bilim insanları arasında tartışılıyordu. Örneğin, daha 1977 yılında kuantum fiziğinin uğraştırıcı problemlerinden birini çözümleyebilmesi için Peccei-Quinn kuramı tarafından öne sürülmüştü. Bu kuramın ardından da fizikçiler, bunun; varlığı astronomik gözlemler tarafından ima edilen soğuk karanlık madde için geçerli bir aday olabileceğini fark ettiler. Bu teoriye göre, axion’lar bir elektromanyetik yük taşımamalarına rağmen elektromanyetik etkileşimleri ‘hissedebiliyorlar’. Bu da, bir axion’un bir manyetik alanla temas etmesi gerektiği ve böylece fotonlara, yani bizim de nihayet keşfedebileceğiniz bir şeye dönüşebileceği anlamına geliyor. Dahası, eğer gerçekten varlarsa, onların Güneş’in çekirdeğinde üretiliyor oldukları tahmin ediliyor.

HENÜZ YETKİN BİR AÇIKLAMA MEVCUT DEĞİL

Bu yeni çalışmaya liderlik eden bilim insanı George Fraser, ekibinin çalışmayı Monthly Notices of the Royal Astronomical Society‘ye göndermesinden bir gün sonra ne yazık ki hayatını kaybetti.

Axion’ların bu olası keşfi, ESA‘in (Avrupa Uzay Ajansı) X ışını gözlemevi XMM-Newton tarafından bir araya getirilen bütün bir arşiv üzerinde yapılan yorucu bir çalışma boyunca gerçekleştirildi. Söz konusu arşiv, tam 14 yıllık X ışını gözlemlerinden oluşuyor. Bilim insanları bu çalışma kapsamında özellikle, X ışını akımındaki beklenmeyen dönemsel bir modülasyon olarak görünen veriler üzerinde yoğunlaştılar. Söz konusu modülasyonlar, Dünya’nın manyetik alanından geçtikçe, Güneş tarafından değişikliğe uğratılıp X ışını fotonları hâline getirilen dönüştürülmüş axion’lardan oluşuyor. Bugüne kadar, yakalanması zor temel parçacığın keşfi adına yapılan diğer çalışmalar (CERN‘deki ve diğer uzay mekiği tarafından yapılanlar) herhangi bir sonuç vermemişti.

güneşin çekirdeği 2

Görsel: Leicester Ünivesitesi

Genellikle, X ışını arka planı (ardında galaksilerin, yıldızların ve diğer parlak X ışını kaynaklarının süzülmekte olduğu alan) gözlemlendiğinde değişmeden kaldığı görünüyor.

Çalışmada yer alan uzmanlardan biri olan Andy Read, “Fakat, biz bu X ışını arka planında konvensiyonal (geleneksel) bir açıklaması olmayan ama axion’ların keşfiyle tutarlı olan dönemsel bir sinyal keşfettik,” diyor. Ellerindeki açıklamaların sınırlılığından dolayı, araştırmacılar daha radikal teorilerle ilgilenmeye başladılar. Bunlardan birisi de, axion’ların (karanlık maddenin kuramsal parçacıkları) Güneş’in çekirdeğinden akış halinde dışarıya çıktığını ve Dünya’nın manyetik alanıyla çarpıştıklarında X ışınları ürettiklerini öne sürüyordu.

Bu araştırmacılara göre, axion’ların Güneş’in çekirdeğinde üretiliyor olması ve Dünya’nın manyetik alanında X ışınlarına dönüştürülüyor olması mümkün. Bu doğrultuda axion’lardan oluşan bu X ışını sinyali, manyetik alanın güneşe doğru bakan tarafı (bu alanın en güçlü olduğu yer) gözlemlendiğinde en yüksek seviyede olacağı düşünülüyor. Araştırmacılar, söz konusu verileri elde eden uzay mekiği ne zaman Dünya’nın Güneş’e doğru bakan manyetik alanını ölçse X ışınlarının yoğunluk düzeyinin yaklaşık %10’luk bir artış gösterdiğini fark ettiler. Bu parçacıklar aslında axion’larsa, bir elektronun yüzlerce milyarlık bir kütlesine sahipler ve son derece hafif olmalılar.

Read bunu şöyle ifade ediyor: “George’un son makalesindeki bu heyecan verici keşifler gerçekten çığır açıcı, yeni fiziğe açılan olası bir pencere olabilir ve yalnızca gerçek X ışını alanını kavrayışımız açısından değil, kozmosun içeriğine büyük oranda hükmeden karanlık maddeyi tanımlayabilmemiz için de muazzam anlamlara sahip olabilir.”

DENEYSEL BULUŞLAR

Hiç şüphe yok ki, söz konusu çalışmanın sonuçları doğrulanabilirse, karanlık madde parçacıklarının ilk doğrudan keşfini ve tanımlanışını temsil edecek. Araştırmacılar, elde ettikleri bulguların deneyse olduğunu ve doğrulanmalarının da yıllar sürebileceğini ifade ediyorlar. Fakat söz konusu çalışmanın, bu kadar beklemeye de kesinlikle değecek kadar önemli ve heyecan verici olduğu da ortada.

Bununla birlikte, fizikçi Christian Beck’in Guardian‘a yaptığı açıklamaya göre ölçümü yapılan bu etkinin diğer açıklamaları da görmezden gelinmemeli.

“Karanlık maddenin, bilim insanlarının büyük çoğunluğunu ikna eden gerçek bir keşfi, Leicester ekibi tarafından gözlemlenmiş olana ek olarak, çeşitli tanımlama yöntemlerini kullanan birçok farklı deneyden sonuçlarla tutarlı olmayı gerektiriyor.”

Leicester astronomları, elde ettikleri sonuçları doğrulamaya yardımcı olması için XMM-Newton‘daki veri kümesini birkaç yıl içinde iki katına çıkarmayı umuyorlar.

Doğru olduğu kanıtlanırsa, söz konusu keşif, Evrene dair teorilerimiz üzerinde son derece temel bir etki oluşturabilir.

İLGİLİ İÇERİK: Güneşin 12 milyar katı büyüklüğünde dev bir kara delik keşfedildi

Yazar:

Disiplinler ve kültürlerarası bir içerik deneyimi; en güncel felsefe, sanat, müzik, sinema, edebiyat, bilim ve teknoloji haberleri...