Araştırmacılar, nötron yıldızlarının bulunması zor karanlık maddeyi anlamanın anahtarı olduğunu söylüyor

Bilim insanları, nötron yıldızlarının bulunması zor karanlık maddeyi anlamamıza yardımcı olacak bir anahtara sahip olabileceğini hesapladıktan sonra, evrenin en büyük gizemlerinden birinin kilidini açmaya bir adım daha yaklaşmış olabilirler.

İçinde makale yayınlandı içinde Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği DergisiMelbourne Üniversitesi liderliğindeki ARC Karanlık Madde Parçacık Fiziği Mükemmeliyet Merkezi’nden fizikçiler, karanlık madde parçacıkları soğuk ölü nötron yıldızlarının içinde çarpışıp yok olduğunda aktarılan enerjinin yıldızları çok hızlı bir şekilde ısıtabileceğini hesapladı.

Daha önce bu enerji aktarımının çok uzun bir zaman alabileceği, bazı durumlarda evrenin kendi yaşından daha uzun sürebileceği ve bu ısınmayı anlamsız hale getirebileceği düşünülüyordu.

Melbourne Üniversitesi’nden Profesör Nicole Bell, yeni hesaplamaların ilk kez enerjinin çoğunun sadece birkaç gün içinde depolanacağını gösterdiğini söyledi.

“Karanlık madde arayışı bilimdeki en büyük dedektif hikayelerinden biridir. Karanlık madde evrenimizdeki maddenin yüzde 85’ini oluşturuyor ama biz onu göremiyoruz. Karanlık madde ışıkla etkileşime girmiyor; ışığı emer, ışığı yansıtmaz, ışık yaymaz.

“Bu, onun var olduğunu bilsek bile teleskoplarımızın onu doğrudan gözlemleyemeyeceği anlamına geliyor. Bunun yerine, görebildiğimiz nesneler üzerindeki çekimsel etkisi bize onun orada olması gerektiğini söylüyor.

“Karanlık maddeyi teorik olarak tahmin etmek bir şeydir, ancak onu deneysel olarak gözlemlemek başka bir şeydir. Dünya üzerindeki deneyler, yeterince büyük dedektörler yapmanın teknik zorlukları nedeniyle sınırlıdır. Ancak nötron yıldızları, devasa doğal karanlık madde dedektörleri gibi hareket eder. Profesör Bell, “Astronomik açıdan uzun zaman dilimleri boyunca karanlık madde topluyoruz, bu nedenle çabalarımızı yoğunlaştırmamız için bunlar iyi bir yer” dedi.

Nötron yıldızları, süper kütleli bir yıldızın yakıtı bitip çöktüğünde oluşur. Güneşimizinkine benzer bir kütleye sahipler, sadece 20 km genişliğinde bir topun içine sıkıştırılmışlar. Daha yoğun olursa kara delik haline gelirler.

“Karanlık madde evrendeki baskın madde türü olmasına rağmen, sıradan maddeyle etkileşimleri çok zayıf olduğundan tespit edilmesi çok zordur. Aslında o kadar zayıftır ki, karanlık madde doğrudan Dünya’nın içinden, hatta Dünya’nın içinden geçebilir.” güneş.

“Fakat nötron yıldızları farklıdır; o kadar yoğundurlar ki, karanlık madde parçacıklarının yıldızla etkileşime girme olasılığı çok daha yüksektir. Eğer karanlık madde parçacıkları yıldızdaki nötronlarla çarpışırsa, enerji kaybedecekler ve sıkışıp kalacaklar. Zamanla bu durum, Profesör Bell, “Bu durum yıldızda karanlık madde birikmesine yol açıyor” dedi.

Melbourne Üniversitesi Doktora Derecesi Aday Michael Virgato, bunun yaşlı, soğuk nötron yıldızlarını gelecekteki gözlemlerin erişebileceği bir seviyeye kadar ısıtmasının, hatta yıldızın bir kara deliğe dönüşmesini tetiklemesinin beklendiğini söyledi.

“Enerji aktarımı yeterince hızlı gerçekleşirse, nötron yıldızı ısınır. Bunun gerçekleşmesi için, karanlık maddenin yıldız içinde birçok çarpışmaya uğraması, giderek daha fazla karanlık maddenin enerjisini aktarması ve sonunda tüm enerjinin yok olması gerekir. yıldızın içine yerleştirildi” dedi Bay Virgato.

Bu sürecin ne kadar süreceği daha önce bilinmiyordu çünkü karanlık madde parçacıklarının enerjisi küçüldükçe tekrar etkileşime girme olasılıkları da azalıyor. Sonuç olarak, tüm enerjinin aktarılmasının çok uzun bir zaman alacağı düşünülüyordu; bazen evrenin yaşından daha uzun. Bunun yerine araştırmacılar, enerjinin %99’unun sadece birkaç gün içinde aktarıldığını hesapladılar.

“Bu iyi bir haber çünkü bu, karanlık maddenin nötron yıldızlarını potansiyel olarak tespit edilebilecek bir seviyeye kadar ısıtabileceği anlamına geliyor. Sonuç olarak, soğuk bir nötron yıldızının gözlemlenmesi, karanlık ve normal madde arasındaki etkileşimler hakkında hayati bilgiler sağlayacak ve ışık saçacaktır. bu bulunması zor maddenin doğası hakkında.

Bay Virgato, “Her yerde bulunan karanlık maddeyi anlamak istiyorsak, evrenimizin gizli maddesinin gerçekte ne olduğunu anlamak için elimizdeki her tekniği kullanmamız kritik önem taşıyor” dedi.

Bu araştırma, ARC Karanlık Madde Parçacık Fiziği Mükemmeliyet Merkezi’nde, aralarında Melbourne Üniversitesi’nden Profesör Nicole Bell ve Michael Virgato’nun, Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Dr. Giorgio Busoni’nin ve Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Dr. Sandra Robles’in de bulunduğu uluslararası uzmanlardan oluşan bir ekip tarafından yürütüldü. Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, ABD.