Uzak galaksiler ve karanlık maddenin gerçek doğası

Bize yakın olan ve aynı zamanda milyarlarca ışıkyılı uzaklıktaki sarmal gökadaların merkezinde, karanlık madde parçacıklarından oluşan geniş bir küresel bölge vardır. Bu bölgenin iki tanımlayıcı özelliği vardır: yoğunluk azalırken zamanla şaşırtıcı bir şekilde genişleyen belirli bir yarıçapa kadar sabit olan bir yoğunluk. Bu, karanlık madde halesini oluşturan temel parçacıklar ile sıradan maddeyi oluşturan protonlar, elektronlar, nötronlar ve fotonlar arasında doğrudan bir etkileşimin varlığını düşündürür. Bu hipotezin, evreni tanımlamak için kullanılan ve soğuk karanlık madde parçacıklarının hareketsiz olduğunu ve yerçekimi dışında başka hiçbir parçacıkla etkileşime girmediğini öne süren Lambda-Soğuk Karanlık Madde olarak bilinen mevcut geçerli teoriyle doğrudan çeliştiğini tahmin ediyoruz.

Bu önemli bulgular, yakın zamanda ABD’de yayınlanan yeni bir çalışmada rapor edilmiştir. Astronomi ve Astrofizik Yaklaşık yedi milyar ışıkyılı uzaklıktaki çok sayıda uzak galaksiyi inceleyen dergi. SISSA’dan Gauri Sharma ve Paolo Salucci tarafından Viyana Üniversitesi’nden Glen Van de Ven ile birlikte yürütülen çalışma, modern fiziğin en büyük gizemlerinden birine yeni bir bakış attı. Yazarlara göre, bu yeni araştırma, gök cisimleri üzerindeki kanıtlanabilir etkilerine dayanarak teorize edilen, ancak henüz doğrudan kanıtlanamayan evrenimizdeki anlaşılması zor unsur olan karanlık maddeyi anlamamızda bir adımı temsil ediyor. Bu, çok sayıda hedefli astrofiziksel gözleme ve amaca tahsis edilmiş yeraltı laboratuvarlarında kurulan deneylere rağmen.

Uzak galaksilerdeki karanlık maddeyi incelemek

Karanlık madde, evrendeki kütlenin yaklaşık %84’ünü oluşturur: Gauri Sharma, “Galaksilerdeki baskın varlığı, yıldızların ve hidrojen gazının görünmez bir element tarafından yönetiliyormuş gibi hareket etmesi gerçeğinden kaynaklanır” diye açıklıyor. Şimdiye kadar, onu inceleme girişimleri kendimize yakın galaksilere odaklandı: “Ancak bu çalışmada,” diye açıklıyor, “ilk kez, sarmal gökadaların kütlesinin dağılımını gözlemlemeye ve belirlemeye çalışıyorduk. yakınlardakilerle aynı morfoloji, ancak çok daha uzakta ve bu nedenle yaklaşık yedi milyar yıl önce Fikir esasen bizimki gibi sarmal gökadaların bu atalarının, evrenin gizeminin kalbindeki parçacığın doğasına dair temel ipuçları sunabilmesidir. karanlık madde.” Paolo Salucci, “Yaklaşık 300 uzak galaksideki yıldızların hareketini inceleyerek, bu nesnelerin de bir karanlık madde halesi olduğunu keşfettik ve bir galaksinin merkezinden yola çıkarak bu halenin etkin bir şekilde içinde bir bölgeye sahip olduğunu keşfettik. hangi yoğunluğu sabittir.” Bu özellik, bazıları aynı zamanda SISSA’nın eseri olan yakındaki galaksileri inceleyen çalışmalarda zaten gözlemlenmişti.

Ancak yeni araştırma, bu merkezi bölgenin sözde “standart kozmoloji modeli” bağlamında tamamen beklenmedik bir şeye sahip olduğunu ortaya çıkardı. Sharma, “Yakın ve uzak sarmal gökadaların özellikleri arasındaki, yani bugünün gökadaları ile yedi milyar yıl önceki ataları arasındaki karşıtlığın bir sonucu olarak, yalnızca sabit yoğunluğa sahip açıklanamayan bir bölge olmadığını görebiliriz. karanlık maddenin değil, aynı zamanda boyutlarının zamanla artması, sanki devam eden bir genişleme ve seyreltme sürecine maruz kalıyormuş gibi.” Lambda-CDM modelinde belirtildiği gibi, karanlık madde parçacıkları etkileşime girmediyse, bu kanıtın açıklanması çok zordur. “Yakın zamanda yayınladığımız araştırmada,” diyor Sharma, “karanlık madde ile sıradan madde arasındaki doğrudan etkileşimin kanıtlarını sunuyoruz; bu, zaman içinde yavaş yavaş galaksinin merkezinden dışarıya doğru tutarlı bir yoğunluk bölgesi oluşturuyor.” Ama dahası var.

Yavaş ama amansız bir süreç

Salucci, “Şaşırtıcı bir şekilde, sabit yoğunluğa sahip yukarıdaki bölge zamanla genişliyor. Bu çok yavaş bir süreç, ancak amansız bir süreç” diyor Salucci. Olası bir açıklama? “En basit olanı, başlangıçta, galaksi oluştuğunda, küresel hale içindeki karanlık maddenin dağılımının, merkezde bir yoğunluk zirvesi ile Lambda-CDM teorisi tarafından tahmin edildiği gibi olmasıdır. Daha sonra, galaktik disk, son derece yoğun karanlık madde parçacıklarının bir halesi ile çevrili sarmal gökadaları karakterize eder.Zaman geçtikçe, ortaya koyduğumuz etkileşimin etkisi, parçacıkların yıldızlar tarafından yakalanması veya galaksinin dış alanlarına atılması anlamına geliyordu.” Bu süreç, karanlık madde halesi içinde, boyutları zamanla orantılı olarak artan ve sonunda galaktik yıldız diskinin boyutlarına ulaşan, tutarlı yoğunlukta küresel bir bölge yaratacaktır. Astronomi ve Astrofizik. Sharma, “Çalışmanın sonuçları, Sıcak Karanlık Madde, Kendiliğinden Etkileşen Karanlık Madde ve Ultra Hafif Karanlık Madde gibi karanlık madde parçacıklarını (Lambda-CDM dışında) tanımlayan alternatif senaryolar için önemli sorular ortaya koyuyor” diyor.

“Bu modeller aynı zamanda yukarıdaki bölgede kaydedilen net zaman evrimini de hesaba katmalıdır. Çok uzak gökadaların uzay ve zamandaki özellikleri, kozmologlara karanlık maddenin gizemlerini anlamak için gerçek bir geçit sunuyor.” Şunu belirtmek ilginçtir, “Nietzsche’nin felsefesine uygun olarak, bu gizemin gerçeği, en güzel senaryoyu -matematiksel olarak en zarif, basit ve uzun süredir doğrulanmış teorilerin bir açılımı olarak beklenen senaryoyu detaylandırarak ortaya çıkmayabilir. – ama daha ziyade, bize tanıdık olanla tamamen ilgisiz, ihmal edilmiş bir fiziksel teoriden, kaba ve karmaşık bir gözlemsel fenomenoloji tarafından belirlenen “çirkin” bir senaryo aracılığıyla” diyor Salucci.