Işık yankıları, süper kütleli kara deliklerin çevresinde olası karanlık madde oluşumunu ortaya koyuyor

Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyor olabiliriz ama onun kokusunu almaya devam ediyoruz. Virginia Tech’te fizik alanında yüksek lisans öğrencisi olan Mayank Sharma, “Karanlık maddeye ilişkin gözlemsel kanıtların tamamen inkar edilemez olduğu bir noktaya ulaşıyoruz” dedi.

Her yeni keşif bize, evrendeki tüm görünür maddelerden çok daha ağır basan görünmez madde hakkında daha fazla şey öğretiyor; örneğin yerçekiminin, üzerinde herhangi bir etkiye sahip olduğu bilinen tek kuvvet olduğu ve karanlık maddenin, süper kütleli kara deliklerin çevresinde kalınlaşan bir kara duman bulutu gibi toplandığı gibi.

Sonuncusu yeni, Virginia Tech liderliğindeki yakın tarihli bir yayında bildirildi. Fiziksel İnceleme D.

Araştırmacılar, yankı haritalaması adı verilen astrofiziksel bir teknik kullanarak, uzun süredir savunulan ancak parçacık fiziği tarafından doğrulanmayan bu teoriyi destekleyen kanıtlar sundular.

Karanlık madde tutarsızlığı

Yerçekimi evrendeki tüm parlak malzemeyi çekerek yıldızları ve galaksileri baş döndürücü bir hızla, aslında olması gerekenden çok ama çok daha hızlı bir şekilde vızıldamaya gönderiyor.

Turbo desteği, görünmeyen karanlık maddenin yerçekimsel çekiminden geliyor.

Virginia Tech fizikçisi Nahum Arav, “Çok büyük bir tutarsızlık var” dedi. “Gördüklerimiz ihtiyacımız olandan çok daha az.”

Ekstra hız, karanlık maddenin evrenin geniş mesafelerindeki etkisine işaret ediyor. Peki bir kara deliğin eşiğinde ne olur?

Karanlık madde itişip kakışmıyor

Kara delikler, yerçekiminin o kadar güçlü olduğu, uzay-zamanın dokusunu sürükleyip büktüğü uzay bölgeleridir.

Bilim insanları düzenli maddenin kara deliğe doğru düştüğünü görebiliyor. Toz, gaz ve plazma gürültülü bir birikim diskinde dolaşarak sürtünmeye neden oluyor, momentum kaybediyor ve içe doğru spiral çiziyor.

Ama karanlık madde itişip kakışmıyor. Kendisiyle veya görünür maddeyle güçlü bir etkileşime giremez. Tek bildiği yer çekimidir. Enerjiyi dağıtacak bir mekanizma olmadığı için teori, karanlık maddenin kenarlarda yoğun bir şekilde asılı kaldığını öngörüyor; ancak bu davranış standart teleskoplarla gözlemlenemiyor.

Parçacık fiziği alanında eski bir Virginia Tech doktora sonrası çalışanı olan Gonzalo Herrera ile sorunu tartışırken Sharma, ileriye dönük olası bir yol gördü.

“Aslında bu tahmini, ışığın yankılarını arayarak çevredeki gaza olan mesafeyi ölçmenize olanak tanıyan astronomideki bir tekniği kullanarak test edebiliriz.”

Işık yankıları mı? Sesler uyduruldu.

Yankı haritalaması olarak da bilinen ışık yankıları, kara delik kütlesini ölçmek için köklü bir tekniktir.

Malzeme kara deliğe doğru düştüğünde, birikim diskinin titreşmesine neden olan bir enerji patlaması açığa çıkar. Işık darbesi, çevredeki gaza çarpana kadar dışarı doğru hareket eder; bu gaz, ışığı emer ve yankı gibi ikincil bir darbeyle yeniden yayar.

Gökbilimciler ilk parlamayı ve bir süre sonra yankısını tespit ediyor.

Işık sabit bir hızla hareket ettiğinden gecikme, gazın kara deliğe olan mesafesini ortaya çıkarır. İlk sinyal aynı zamanda yoğun ısı ve radyasyonun elektron gazını sıyırdığı kara deliğin parmak izlerini de içeriyor. Bu etki, kara delikten daha uzakta olan yankı sinyalinde daha az belirgindir.

Bilim insanları sinyalleri karşılaştırarak uzaklık, ışık hızı ve kütle arasındaki matematiksel ilişkiyi kullanarak kara deliği ne kadar karanlık maddenin çevrelediğini hesaplayabilirler.

Bu yöntemi 14 uzak galaksiye uygulayan ekip, uzaklıkla birlikte kütlenin görünür maddenin tek başına açıklayamayacağı kadar hızlı arttığı beş vaka buldu.

Sharma, “Bu galaksiler, yalnızca süper kütleli kara delikle açıklanamayacak fazladan malzemenin varlığına dair kesinlikle bir ipucu veriyor” dedi.

Veri sınırlamaları, sonuçların kesin bir tespit değil, kavramın kanıtı olduğu anlamına gelir; ancak çalışma, doğrulamaya yönelik açık bir yolun ana hatlarını çizmektedir.

Gelecekteki gözlemler teoriyi doğrulayabilir veya dışlayabilir

Gelecekteki çalışmalarda karanlık maddenin varlığı doğrulanırsa, o zaman gökbilimcilerin süper kütleli kara delikler ve çevreleriyle ilgili çalışmalarında karanlık maddenin etkilerini dikkate almaları gerekecek. Öte yandan, eğer teori reddedilirse, parçacık fizikçilerinin karanlık maddenin gerçekte ne olduğunu anlamak için çizim tahtasına geri dönmeleri gerekecek.

Sharma, her iki durumda da “beklentiler heyecan verici” dedi.