Cenevre Üniversitesi öncülüğünde yürütülen yeni bir çalışma, karanlık maddenin de aynı normal madde gibi klasik fizik kurallarına uygun davrandığını verilerle ortaya koydu.
Evrenin en gizemli bileşenlerinden biri olan karanlık madde, yıllardır astrofizikçilerin çözmeye çalıştığı en büyük bilmecelerden biri olmayı sürdürüyor. Görülemeyen ancak galaksilerin hareketleri üzerindeki etkisiyle varlığı dolaylı olarak kanıtlanan bu madde, evrendeki toplam maddenin yaklaşık yüzde 85’ini oluşturuyor. Şimdiye kadar yapılan gözlemler, karanlık maddenin görünür maddeyle aynı fizik yasalarına tabi olup olmadığı sorusunu açık bırakmıştı. Ancak Nature Communications’da yayımlanan yeni bir araştırma, bu konuda şimdiye kadarki en güçlü kanıtları ortaya koydu.
KARANLIK MADDE, YERÇEKİMİ YASALARINA UYUM GÖSTERİYOR
Donanımhaber’in de aktardığı gibi Cenevre Üniversitesi öncülüğünde yürütülen, Portsmouth Üniversitesi’nin de dahil olduğu uluslararası araştırma ekibi, karanlık maddenin klasik fizik yasalarına, özellikle de Euler denklemleri ve genel görelilik ilkelerine uyup uymadığını doğrudan test etti. Bilim insanları, karanlık maddenin davranışını tanımlamak amacıyla, evrendeki galaksilerin hızlarını bu galaksilerin içinde yer aldığı kütle çekim alanlarının derinliğiyle karşılaştırdı.. Elde edilen sonuçlar dikkat çekiciydi: Galaksiler, tıpkı madde gibi yalnızca yerçekiminin etkisi altında hareket ediyordu.
Bu yöntem, aslında karanlık maddenin yerçekimi karşısındaki tepkisini gözlemlemenin dolaylı ama güçlü bir yolunu sunuyor. Çünkü bir galaksinin ne kadar hızlı hareket ettiği, onun içinde bulunduğu “kütle çekim kuyusunun” yani çevresindeki uzay-zaman eğriliğinin ne kadar güçlü olduğuna bağlı. Eğer karanlık madde, görünür maddeden farklı bir fizik yasasına tabi olsaydı, bu hızlarda ve dağılımlarda belirgin sapmalar görülmesi gerekirdi. Ancak elde edilen veriler, böyle bir fark olmadığını gösterdi.
Araştırmanın yazarlarından Dr. Camille Bonvin, “Evren genelindeki galaksi hızlarını, onların bulundukları kütle çekim kuyularının derinliğiyle karşılaştırdık. Sonuçlar, karanlık maddenin tıpkı normal madde gibi yerçekimi yasalarına uyduğunu gösteriyor,” ifadelerini kullandı.
Ekip, bu analizle birlikte karanlık maddeye etki edebilecek olası ek bir kuvvetin, yani “beşinci kuvvet” olarak adlandırılan varsayımsal bir etkileşimin, ne kadar güçlü olabileceğine dair de net sınırlar belirledi. Buna göre, eğer karanlık maddeye yerçekimi dışında başka bir kuvvet etki ediyorsa, bu kuvvetin gücü yerçekiminin yüzde 7’sini bile aşmıyor. Araştırma ekibine göre karanlık madde, normal maddeye göre farklı bir çekim kuvvetine maruz kalıyor olsaydı, bu fark ölçümlerde açıkça ortaya çıkardı. Çalışmanın başyazarı Nastassia Grimm konuyu şöyle açıklıyor:
Eğer gerçekten yerçekiminden daha güçlü bir ek kuvvet olsaydı, verilerimizde bunu net bir şekilde görmemiz gerekirdi. Ancak böyle bir işaret yok.
Elde edilen sonuçlar, karanlık maddenin mevcut fizik yasalarıyla uyumlu davrandığını güçlü biçimde destekliyor. Yine de araştırmacılar, karanlık maddenin daha zayıf ve henüz tespit edilememiş etkileşimlere sahip olma ihtimalini tamamen dışlamıyor. Çalışmada belirlenen sınırlar, gelecekte karanlık madde parçacıklarının doğasına dair teorileri daha hassas hale getirmede rehber olacak. Özellikle zayıf etkileşimli ağır parçacıklar (WIMP) veya aksiyonlar gibi aday teoriler bu yeni veriler ışığında yeniden değerlendirilecek.
Cenevre ekibine göre bu çalışma, karanlık madde araştırmalarında yalnızca bir başlangıç. Yakında faaliyete geçecek LSST (Large Synoptic Survey Telescope) ve DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) gibi yeni nesil gözlem araçları, yerçekiminin yüzde 2’si kadar zayıf kuvvetleri bile algılayabilecek hassasiyete sahip olacak. Bu da karanlık maddeyle ilgili şimdiye dek tespit edilemeyen ince etkileşimlerin ortaya çıkarılmasına olanak tanıyabilir.
