MIT’den fizikçiler, daha önce vazgeçtikleri bir olasılığına geri dönüyorlar. Fizikçiler, galaksimizin merkezinde olan parlak gama ışını patlamasının kaynağının karanlık madde olabileceği ihtimalini yeniden gündeme sokuyorlar.
Fizikçiler, yıllardır Samanyolu’nun merkezinde, elektromanyetik spektrumun en enerjik dalgaları olan gama ışınlarının yaydığını düşündükleri gizemli bir enerji fazlası olduğunu biliyorlar. Gama ışınları, tipik olarak, süpernovalar ve pulsarlar gibi evrendeki en sıcak ve en aşırı nesneler tarafından üretilirler.
Çoğu fizikçi Samanyolu’nun diskinde bulunan gama ışınlarını açıklayabiliyorlar. Ancak Samanyolu’nun merkezinde olan, galaktik merkez fazlalığı (GCE) olarak bilinen gama ışını parlaması, fizikçilerin açıklamada zorlandıkları özelliklere sahiptir.
Bu enerji fazlalığını neyin üretebileceği konusunda iki önemli olasılık ortaya atılıyor: pulsarlar olarak bilinen yüksek enerjili nötron yıldızları ve gama ışını oluşturmak için çarpışan konsantre bir karanlık madde bulutu.
2015 yılında MIT ve Princeton Üniversitesi’nden Tracy Slatyer, Benjamin Safdi ve Wei Xue’den meydana gelen araştırma ekibi, bu enerji fazlasının pulsarlardan kaynaklandığını düşündüler. Araştırma ekibi, Fermi Gama Işını Uzay Teleskopu tarafından alınan Samanyolu’nun merkezinin gözlemlerini, galaksideki gama ışınları üretebilecek tüm parçacık etkileşimlerini tanımlamak için geliştirdikleri bir “arka plan modeli” kullanarak analiz ettiler. Bu çalışmanın sonucunda fizikçiler, galaktik merkez fazlasının karanlık maddenin bir sonucu değil, pulsarların bir sonucu olduğuna varmışlardı.
Ancak MIT’den Rebecca Leane liderliğinde gerçekleştirilen yeni bir çalışma 2015’deki çalışmanın iddialarını yeniden değerlendirdi. 2015 yılındaki çalışmada da olan Tracy Slatyer ve Rebecca Leane, 2015 yılında kullanılan modelin aslında yanlış sonuçlar üretmek için kandırılabileceğini buldular. 2015’deki çalışmada araştırmacılar, modeli Fermi Gamma-ray’ın gözlemleri üzerine koymuşlardı. Bu yıl gerçekleştirilen çalışmada ise sahte bir karanlık madde işaretini de modele eklediler. Model, eklenen sahte karanlık madde işaretini alamadı. Karanlık madde sinyali olduğunda dahi model enerji fazlasının pulsardan kaynaklandığını varsaymaya devam etti.
Samanyolu’nun merkezindeki enerji fazlasına odaklanan modelin yeninden denenmesine dair bulguların kaleme alındığı makale, Physical Review Letters dergisinde yayınlandı. Yayınlanan makalede “yanlış modelleme etkisi”ne vurgu yapılıyor. Araştırmacılardan Slatyer, bulguların sinyalin karanlık maddeden geldiğinin araştırılması için kapıyı açtığını belirtiyor.
Samanyolu’nun merkezi düzgün mü yoksa pürüzlü mü?
Samanyolu galaksisi uzayda düz bir diske benzese de, merkezindeki gama ışınlarının fazlalığı galaksinin merkezinden her yöne doğru 5.000 ışık yılı uzayan daha küresel bir alanı kapsar.
2015 yılında Slatyer ve meslektaşları, Samanyolu’nun küresel merkezinin pürüzlü olup olmadığını araştırmak için bir yöntem geliştirdiler. Araştırmacılar, pulsarların gama ışınlarının kaynağı olduğuna karar verdikten sonra pulsarların göreceli olarak parlak olması gerektiğine de karar verdiler.
Pulsarların yaydıkları gama ışınları, pulsarların bulunduğu noktalar arasındaki koyu boşluklarla, görüntüleme sırasında pürüzlü görünen küresel bir bölgeye yerleşmelidir. Bununla birlikte eğer galaksinin merkezindeki gama ışınından karanlık madde sorumlu ise ortaya çıkan küresel bölge düzgün görünmelidir.
Slatyer ve araştırma ekibi, galaksideki tüm madde ve gazın arka plan modelini ve gama ışınları üretmek için oluşabilecek tüm parçacık etkileşimlerini kullandı. Galaktik merkez fazlalığının bir yandan düzgün, bir yandan da pürüzlü olduğu küresel bölgeleri modelde değerlendirdiler. Bu bölgeler arasındaki farkı ortaya çıkarmak için istatiksel bir yöntem geliştirdiler. Fermi Gamma-ray Teleskobu’ndan alınan küresel bölge modeline ait gerçek gözlemleri de modele eklediler.
Araştırmacılar, ortaya çıkardıkları modelle, galaktik fazlalık merkezinin pürüzlü mü yoksa düzgün mü olduğuna baktılar. Slatyer, “Yüzde yüz pürüzlü olduğunu gördük. “Karanlık madde bunu yapmaz. Bu yüzden başka bir şey olmalı” dedik” dedi.
Sahte İşaret
Slatyer ve Leane, 2015’de kullanılan istatiksel yöntemin sağlamlığını test etmek için daha derin bir anlayış geliştirmeye çalıştıklarını söylüyorlar. İki araştırmacı, geliştirilen modelin hani koşullar altında hatalı sonuçlar vereceğine odaklandılar. Araştırmacılar, modelin doğruluğu kanıtlanırsa 2015’deki çalışmanın kesinleşeceğini düşünüyorlardı.
İki araştırmacı, 2015’deki araştırma ekibinin yaklaşımını tekrarladı. Sadece Fermi Gamma-ray Uzay Teleskobu’nun verilerini kullanmak yerine araştırmacılar karanlık madde ve ilişkili olmayan pulsarlarda dahil, uzayın sahte bir haritasını çıkardılar. Çıkarılan harita ile model beslendi ve küresel bölge içerisindeki karanlık bir madde olmasına rağmen, modelin bu bölgenin büyük olasılıkla pürüzlü olduğu dolayısıyla pulsarların hakim olduğu sonucuna vardı.
Araştırmacılar, şimdi model yaklaşımını anlamak için çalışmalarına devam ediyorlar. Slatyer ve Leane, modelin hatalarını bulduktan sonra onu ilerideki çalışma için çözmeye çalışacaklar. Bu şekilde gelecekte elimizde olabilecek gerçek karanlık madde verileri ile model doğru sonuçları verebilecek.
