SISSA’nın yeni bir çalışması, karanlık maddenin yerçekimi ile yerel olmayan bir şekilde etkileşime girdiğini, geleneksel teorilere meydan okuduğunu ve karanlık maddenin doğası hakkında yeni bakış açıları sunduğunu öne sürüyor. Kesirli hesaplamayı kullanan araştırmacılar, bu yerel olmayan etkileşimin, özellikle küçük boyutlu galaksilerdeki yıldızların hareketini daha doğru şekilde tanımladığını buldu.
SISSA’nın yakın zamanda yaptığı bir çalışma, galaksinin karanlık maddesi ile yerçekimi arasındaki yerel olmayan etkileşimin yeni bir modelini önermektedir.
Isaac Newton, yerçekimi teorisini uzayda anında etki eden bir kuvvet olarak tanımladı: Bir gezegen, aralarındaki mesafeye bakılmaksızın başka bir astronomik nesnenin etkilerini anında algılar. Bu yön, Einstein’a, yerçekiminin uzay-zamanın yerel bir deformasyonuna dönüştüğü ünlü genel görelilik teorisini yaratma konusunda ilham verdi.
Yerellik ilkesi, bir nesnenin yalnızca kendisini çevreleyen ortamdan doğrudan etkilendiğini belirtir: Uzaktaki nesneler anında iletişim kuramaz, yalnızca şu anda burada olanlar önemlidir. Ancak geçen yüzyılda kuantum mekaniğinin doğuşu ve gelişmesiyle birlikte fizikçiler, yerel olmayan olayların yalnızca var olmadığını, aynı zamanda gerçekliğin doğasını anlamada temel olduğunu keşfettiler.
Şimdi, SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati’nin yakın zamanda yayınlanan yeni bir çalışması Astrofizik DergisiEvrenin en gizemli bileşenlerinden biri olan karanlık maddenin, yerçekimi ile yerel olmayan bir şekilde etkileşime girdiğini öne sürüyor. Yazarlara göre Ph.D. öğrencileri Francesco Benetti ve Giovanni Gandolfi ile danışmanları Andrea Lapi’nin birlikte yaptığı araştırmada bu keşif, karanlık maddenin hâlâ belirsiz olan doğasına dair yeni bir bakış açısı sağlayabilir.
Karanlık madde doğanın temel bir bileşenidir: Bugün Evrende gözlemlediğimiz yapıların oluşumundan sorumludur ve galaksilerdeki parlak maddeyi çevreleyerek gökyüzünde gördüğümüz yıldızların hareketine katkıda bulunur. Ancak karanlık maddenin doğası, özellikle de küçük galaksilerdeki yerçekimiyle etkileşimi gizemli kalıyor.
“Son yıllarda bilim camiası bu esrarengiz fenomeni anlamak için büyük çaba harcadı, ancak birçok soru cevapsız kaldı. Karanlık maddenin doğasını ve yerçekimi ile etkileşimini keşfetmek için yeni bir yaklaşım gerekli olabilir” diye açıklıyor çalışmanın yazarları. SISSA’nın yeni araştırması bu ilgi çekici yolu tam olarak araştırdı.
Çalışma, bir galaksideki karanlık madde ile yerçekimi arasındaki yerel olmayan etkileşime ilişkin yeni bir model öneriyor: Yazarlar, “Sanki evrendeki tüm madde, galaksideki karanlık maddeye nasıl hareket edeceğini söylüyor” diyor.
Bu yerel olmayışı modellemek için, ilk olarak 17. yüzyılda geliştirilen ve son zamanlarda fiziğin çeşitli alanlarında uygulamaları bulunan bir matematiksel araç olan kesirli hesap kullanıldı. Bu hesabın gücü daha önce astrofizikte hiç test edilmemişti.
“Kesirli hesaplamanın, karanlık maddenin gizemli doğasını ve yerçekimi ile etkileşimini anlamanın anahtarı olup olmadığını merak ettik ve şaşırtıcı bir şekilde, farklı türden binlerce gökada üzerinde yapılan deneysel sonuçlar, yeni modelin, karşılaştırıldığında yıldızların hareketini daha doğru bir şekilde tanımladığını gösterdi. standart yerçekimi teorisine göre” diye açıklıyor yazarlar.
Bu yerel olmama, karanlık madde parçacıklarının sınırlı bir sistem içindeki kolektif davranışı olarak ortaya çıkıyor gibi görünüyor ve özellikle küçük boyutlu galaksilerde geçerli olduğu kanıtlanıyor. Bu olgunun tam olarak anlaşılması bizi karanlık maddenin gerçekte ne olduğuna daha da yaklaştırabilir.
Yazarlar, “Ancak cevaplanması gereken birçok soru var” diye vurguluyorlar. “Yersizlik tam olarak nasıl ortaya çıkıyor? Galaksi kümeleri gibi daha büyük yapılarda veya uzaktaki gök cisimlerini gözlemlememize olanak sağlayan yerçekimsel merceklenme olgusunda bunun etkileri nelerdir?
Üstelik bu yeni mekanizmayı dikkate alarak kozmolojinin standart modelini yeniden düşünmek gerekecektir.
“Tüm bu sonuçları ve daha fazlasını keşfetmek için daha ileri çalışmalar yapılacaktır. Evrenle ilgili diğer çözülmemiş soruların, yeni önerilen yerellik dışı yaklaşımla çözülebileceğini keşfetmek bizi şaşırtmaz.”
Karanlık maddenin doğasını anlamadaki ilerlemeler, Evrenimiz hakkında daha iyi bilgi edinme yolunda önemli bir adımı temsil ediyor. Devam eden araştırmalar yeni bakış açıları sağlamaya devam ediyor ve bizi çevremizdeki olgulara ilişkin kapsamlı bir anlayışa yaklaştırıyor.
Referans: “Kesirli Yerçekimindeki Karanlık Madde. I. Galaktik Ölçeklerde Astrofizik Testler”, Francesco Benetti, Andrea Lapi, Giovanni Gandolfi, Paolo Salucci ve Luigi Danese, 31 Mayıs 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/acc8ca
