Karanlık maddenin iki temel özelliği vardır: Normal madde gibi kütlesi vardır ve normal maddeden farklı olarak ışıkla çok az tepki verir veya hiç tepki vermez. Nötrinolar bu iki kriteri karşılıyor, ancak nötrinolar uzayda neredeyse ışık hızında hareket ediyor ve bu da onları bir tür sıcak karanlık madde haline getiriyor. Yaptığımız gözlemler karanlık maddenin soğuk olduğunu gösteriyor.
Ayrıca karanlık maddenin tamamını açıklamaya yetecek kadar nötrino da yok, dolayısıyla karanlık maddenin nötrinolardan oluşmadığını biliyoruz. Bilinen başka hiçbir parçacık kriterleri karşılamıyor, dolayısıyla karanlık maddenin neyden yapılmış olabileceğine dair hiçbir fikrimiz yok. Teorik fizikçileri işaret edin.
En popüler teorik fikirlerden biri, karanlık maddenin zayıf etkileşimli büyük parçacıklardan (WIMP’ler) oluşmasıdır. WIMP’lerin çeşitli versiyonları var, ancak temel fikir bunların şu anda sahip olduğumuz parçacık hızlandırıcılarda gözlemlenemeyecek kadar büyük parçacıklar olduğudur. WIMP’lerin bir sonucu da, kendiliğinden veya karşılıklı etkileşimler yoluyla, şu anda gözlemlediğimiz daha az kütleli parçacıklara dönüşmeleridir.
Bu nedenle, gama ışınları gibi karanlık maddeden kaynaklanan emisyonlara yönelik çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Fikir şu; karanlık madde çarpıştığında, yüksek enerjili parçacıklardan ve ışıktan oluşan bir çağlayan oluşturabilir. Buna ilişkin kanıtlar şu ana kadar en iyi ihtimalle zayıftı ve açık kanıt düzeyine çıkamadı. Karanlık madde etkileşime girerse güçlü bir etkileşime girmez ve önemli miktarda ışık yaymaz.
Ancak yakın zamanda yapılan bir çalışma WIMP bozunum parçacıklarına farklı bir açıdan bakıyor. Çalışma dergide yayınlandı Fizik Harfleri B.
Yazarlar, yüksek enerjili bozunma parçacıklarını doğrudan tespit etmek yerine, arka plan ışığının bu parçacıklarla nasıl etkileşime gireceğini hesaplıyor. Uzak galaksilerden gelen ışığı ölçülebilir bir şekilde etkileyen etkileşimlerin olabileceğini buldular.
Ekip, iki karanlık madde durumu için teorik saçılma kesitlerini hesapladı: biri karanlık maddenin yalnızca yerçekimsel olarak etkileşime girdiği durum, diğeri ise karanlık madde parçacıklarının çarpışmasının ikincil parçacıklar ürettiği durum. İlk durumda, düşük enerjili fotonların daha fazla ileri doğru saçılma eğiliminde olduğunu, ikinci durumda ise fotonların daha sık geri saçılma eğiliminde olduğunu buldular.
Bu, eğer karanlık madde tamamen yerçekimsel ise, içinden geçen ışığın genel olarak çok az miktarda ekstra enerji alacağı ve onu hafifçe maviye çevireceği anlamına gelir. Karanlık madde zayıf bir şekilde etkileşime giriyorsa, içinden geçen ışık bir miktar enerji kaybeder ve biraz daha kırmızı görünür.
Bu renklendirme etkisinin çok küçük olduğunu vurgulamak gerekir. Yorgun ışık gibi alternatif kozmoloji modellerine izin vermek için çok küçük. Ancak etki gözlemleyebileceğimiz kadar büyük olabilir. Örneğin yazarlar, modellerini Samanyolu’nun galaktik merkezine ilişkin Fermi-LAT gözlemleriyle karşılaştırdılar.
Her iki modelin de sahip olduğumuz gözlemlerdeki belirsizliklere uyduğunu buldular. Galaksimizin merkezinden yüksek enerjili gama ışınlarının daha iyi gözlemlenmesi, modeli kanıtlayabilir veya çürütebilir.
Karanlık madde kozmolojinin derin bir bilmecesi olmaya devam ediyor, bu nedenle yeni fikirler aramaya devam etmek iyi bir şey. Belki de aradığımız keşif, evreni pembe gözlüklerle gördüğümüzü kanıtlayacak.
