Gökbilimciler, karanlık madde arayışına yardımcı olmak için yeni teknikler yaratıyor

Meteorlar, astronomların, şimdiye kadar yalnızca doğal dünya üzerindeki etkileriyle fark edilen gizemli ve görünmez parçacıklar olan karanlık maddeyi bulmanın yeni bir yolunu bulmalarına yardımcı olabilir.

Sıradan maddeden beş kat daha yaygın olan karanlık madde, evrenin toplam kütlesinin yaklaşık %85’ini ve evrenin toplam kütlesinin ve enerjisinin yaklaşık dörtte birini (%26.8) oluşturur. Karanlık madde ışık yaymadığı için insanlar bu zor parçacıkları doğrudan tespit edemezler, bu nedenle bilim adamları galaksiler ve diğer uzak yıldız kümeleri üzerindeki etkisine tanık olmak için Hubble Uzay Teleskobu veya NASA’nın yakında çıkacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu gibi güçlü araçlar kullanırlar.

Şimdi, Ohio Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yürütülen bir araştırmaya göre, yerdeki radar sistemleri aramaya yardımcı olmak için kullanılabilir.

Ohio Eyaleti’nde fizik ve astronomi profesörü ve çalışmanın ortak yazarı John Beacom, bilim adamlarının genellikle sadece küçük kütleli küçük karanlık madde parçacıklarını ararken, bu yeni araştırmanın amacının yardımcı olarak aramayı iyileştirmek olduğunu söyledi. Makroskopik karanlık maddeyi karakterize etmek için: geleneksel karasal dedektörlere ulaşamayan büyük kütleli parçacıklar.

Beacom, “Karanlık maddenin tespit edilmesinin bu kadar zor olmasının nedenlerinden biri, parçacıkların çok büyük olması olabilir.” Dedi. “Karanlık madde kütlesi küçükse, parçacıklar yaygındır, ancak kütle büyükse parçacıklar nadirdir.”

Bu parçacıklara dokunulamıyor veya görülemiyor olsa da, karanlık madde, yıldızlar veya kara delikler gibi diğer gök olayları üzerindeki yerçekimi etkileriyle algılanabilir.

Beacom, diğer doğal sistemler üzerindeki etkilerini sınıflandırmak kolay olmasa da, karanlık madde hakkında daha fazla bilgi edinmek için zaman ayırmanın bilim adamlarının kozmosun boyutunu, şeklini ve geleceğini anlamaları için yeni yollar açtığını söyledi. Bu tür tespitler, boyutlarına bağlı olarak galaksilerin oluşumu ve yapısı üzerinde büyük etkileri olabilen bu parçacıkların kütlesini de ortaya çıkarabilir.

Araştırma şu anda açık erişim ön baskı sunucusu arXiv’de yayınlanmaktadır.

Araştırmayı bu kadar yeni yapan şey, bilim adamlarının göktaşlarını gökyüzünde yol alırken izlemek için kullanılan teknolojinin aynısını uygulamış olmalarıdır. Hem meteorlar hem de karanlık madde parçacıkları, Dünya atmosferinden geçerken iyonlaşma birikintileri üretir – serbest elektronları, elektriği iletebilen atomları geride bırakan bir radyasyon şekli. Radar tarafından salınan elektromanyetik dalgalar, serbest elektronları sektirerek, daha sonra karanlık maddeyi meteorlardan ayırt etmek için kullanılabilecek diğer dünya maddelerinin varlığına işaret eder. Bu şekilde, tüm gezegenin atmosferi verimli, büyük ölçekli tek bir parçacık detektörüne dönüştürülebilir.

Bilim adamları bu meteor avı yöntemini on yıllardır kullanmış olsalar da, Beacom, karanlık madde arayışında hiç kimsenin bu sistemleri veya daha önce topladığı verileri uygulamamış olmasına şaşırdığını söyledi.

Çalışmanın en önemli sonuçlarından biri, ekibin yeni yönteminin, karanlık madde için diğer kozmolojik araştırmaları nasıl tamamlayabileceğidir, çünkü sistemleri, diğer birçok tekniğin sahip olmadığı bir doğruluk ve hassasiyet düzeyi sunar.

Beacom, “Mevcut kozmoloji teknikleri oldukça hassastır, ancak kendi çalışmalarını kontrol etmenin bir yolu yoktur.” Dedi. “Bu tamamen yeni bir teknik, bu yüzden bilim adamları ne tespit ettikleri konusunda emin değillerse, kozmolojiden bir sinyal radar tekniği ile ayrıntılı olarak kontrol edilebilir.”

Ortak yazarlar Ohio Eyaletinden Pawan Dhakal, Steven Prohira ve Christopher Cappiello ile Colorado Boulder Üniversitesi’nden Scott Palo ve John Marino’ydu.