Karanlık madde sıradan maddeyle aynı kanunlara mı uyuyor? Evrenimizin ışığı yaymayan ve yansıtmayan bu görünmez ve varsayımsal bileşeninin gizemi hala çözülemedi. Cenevre Üniversitesi’nden (UNIGE) üyelerden oluşan bir ekip, kozmolojik ölçekte bu maddenin sıradan madde gibi davranıp davranmadığını veya başka güçlerin devreye girip girmediğini belirlemek için yola çıktı.
Bulguları, şu adreste yayınlandı: Doğa İletişimihenüz bilinmeyen bir etkileşim olasılığını açık bırakırken benzer bir davranış önermektedir. Bu buluş, sıradan maddeden beş kat daha fazla miktarda bulunan bu bulunması zor maddenin özelliklerine biraz daha ışık tutuyor.
Sıradan madde iyi tanımlanmış dört kuvvete itaat eder: yerçekimi, elektromanyetizma ve atom seviyesindeki güçlü ve zayıf kuvvetler. Peki ya karanlık madde? Görünmez ve anlaşılması zor olan bu bölge, aynı yasalara tabi olabilir veya henüz bilinmeyen beşinci bir güç tarafından yönetiliyor olabilir.
Bu gizemi çözmek için UNIGE liderliğindeki bir ekip, kozmik ölçekte karanlık maddenin sıradan maddeyle aynı şekilde yerçekimsel kuyulara düşüp düşmediğini belirlemek için yola çıktı. Devasa gök cisimlerinin etkisi altında evrenimizin kapladığı alan bozularak kuyular oluşuyor. Sıradan maddeler (gezegenler, yıldızlar ve galaksiler), Einstein’ın genel görelilik teorisi ve Euler denklemleri de dahil olmak üzere köklü fiziksel yasalara göre bu kuyulara düşer. Peki ya karanlık madde?
UNIGE Fen Fakültesi Teorik Fizik Bölümünde doçent ve çalışmanın ortak yazarı Camille Bonvin şöyle açıklıyor: “Bu soruyu yanıtlamak için evrendeki galaksilerin hızlarını yerçekimi kuyularının derinliğiyle karşılaştırdık.”
“Eğer karanlık madde beşinci bir kuvvete tabi değilse, çoğunlukla karanlık maddeden oluşan galaksiler, yalnızca yerçekimi tarafından yönetilen sıradan madde gibi bu kuyulara düşecek. Öte yandan, eğer karanlık maddeye beşinci bir kuvvet etki ederse, galaksilerin hareketini etkileyecek ve galaksiler kuyulara farklı şekilde düşecek. Kuyuların derinliğini galaksilerin hızlarıyla karşılaştırarak böyle bir kuvvetin varlığını test edebiliriz.”
Euler denklemleri hala geçerli
Bu yaklaşımı mevcut kozmolojik verilere uygulayan araştırma ekibi, karanlık maddenin de sıradan maddeyle aynı şekilde yerçekimsel kuyulara düştüğü ve dolayısıyla Euler denklemlerine uyduğu sonucuna vardı.
Çalışmanın ilk yazarı ve UNIGE Üniversitesi Kozmoloji ve Yerçekimi Enstitüsü’ne yakın zamanda katılan UNIGE Fen Fakültesi Teorik Fizik Bölümü eski doktora sonrası araştırmacısı Nastassia Grimm, “Ancak bu aşamada, bu sonuçlar henüz bilinmeyen bir kuvvetin varlığını dışlamıyor. Ancak eğer böyle bir beşinci kuvvet mevcutsa, yerçekimi kuvvetinin %7’sini aşamaz; aksi takdirde analizlerimizde zaten ortaya çıkmış olurdu” diyor. Portsmouth.
Bu ilk sonuçlar, karanlık maddenin karakterize edilmesinde ileriye doğru atılan büyük bir adıma işaret ediyor. Bir sonraki zorluk, beşinci bir gücün onu yönetip yönetmediğini belirlemek olacak.
Çalışmanın ortak yazarı, Toulouse Üniversitesi, Midi-Pyrénées gözlemevi IRAP’ta doçent ve ICE-CSIC ve IEEC’de araştırmacı olan Isaac Tutusaus, “LSST ve DESI gibi en yeni deneylerden elde edilecek veriler, yerçekiminin %2’si kadar zayıf kuvvetlere karşı duyarlı olacaktır. Bu nedenle, karanlık maddenin davranışı hakkında daha fazla bilgi edinmemize olanak sağlamalıdırlar” sonucuna varıyor.
