Astronomik bilgisayar simülasyonları, karanlık maddenin varlığına dair güçlü kanıtlara işaret ediyor ve bu kanıtlar, karanlık madde olmadan açıklanması zor olan galaksi özelliklerinin gözlemleriyle destekleniyor. Kaliforniya Üniversitesi, Irvine’den bir ekip de dahil olmak üzere araştırmacılar, bu gözlemleri karanlık madde modelini alternatif teorilere karşı test etmek ve güçlendirmek için kullandılar. Royal Astronomy Society’nin Aylık Bildirilerinde açıklanan bu yaklaşım, karanlık maddenin evrenin yapısını ve dinamiklerini anlamada önemli bir bileşen olduğunu doğruluyor.
Yapılan testler, hiçbir zaman gözlemlenemeyen bu yakalanması zor maddenin varlığını hedef alıyordu.
Kaliforniya Üniversitesi, Irvine’dekiler de dahil olmak üzere gökbilimcilerin bilgisayar simülasyonları karanlık maddenin varlığını destekliyor. Karanlık madde doğrudan tespit edilmemiş olsa da birçok fizikçi, gözlemlenebilir evrendeki çeşitli fenomenleri açıklamak için var olması gerektiğine inanıyor.
Çalışma astrofizikteki temel bir tartışmayı ele alıyor: Evrenin şu anki haliyle nasıl çalıştığını açıklamak için görünmez karanlık maddenin var olması mı gerekiyor yoksa fizikçiler şeylerin nasıl çalıştığını yalnızca doğrudan gözlemleyebildiğimiz maddeye dayanarak açıklayabilir mi? Günümüzde birçok fizikçi, yıldızların ve galaksilerin hareketlerini açıklamak için karanlık madde gibi bir şeyin var olması gerektiğini düşünüyor.
Evrenin Modellerinin Test Edilmesi
“Makalemiz, evreni tanımlamak için iki farklı modeli test etmek amacıyla gerçek, gözlemlenen ilişkileri nasıl kullanabileceğimizi gösteriyor,” diyor UC Irvine Fizik ve Astronomi Bölümü’nden yeni mezun ve şu anda Pomona Koleji’nde doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Francisco Mercado. “İki model arasında ayrım yapmak için güçlü bir test ortaya koyduk.”
Test, gerçek galaksilerde ölçülen ilgi çekici özelliklerin varlığını açıklamak için her iki madde türüyle – normal ve karanlık – bilgisayar simülasyonları çalıştırmayı içeriyordu. Ekip sonuçlarını şu şekilde bildirdi: Kraliyet Astronomi Topluluğu’nun Aylık Duyuruları.
Ekibin bulduğu galaksilerdeki özelliklerin “karanlık maddeye sahip bir evrende ortaya çıkması bekleniyor ancak karanlık madde olmayan bir evrende açıklanması zor olurdu” dedi Mercado. “Bu tür özelliklerin birçok gerçek galaksinin gözlemlerinde ortaya çıktığını gösteriyoruz. Bu verileri olduğu gibi kabul edersek, bu karanlık madde modelinin içinde yaşadığımız evreni en iyi tanımlayan model olduğu konumunu yeniden doğruluyor.”
Mercado’nun belirttiği bu özellikler, yalnızca karanlık maddenin olduğu bir evrende mümkün olabilecek galaksilerdeki yıldız ve gaz hareketlerindeki kalıpları tanımlıyor.
Gözlemsel Tutarlılık ve Teorik Destek
“Gözlemlenen galaksiler, gördüğümüz madde ile tespit ettiğimiz çıkarımsal karanlık madde arasında sıkı bir ilişkiye uyuyor gibi görünüyor, öyle ki bazıları karanlık madde dediğimiz şeyin aslında yerçekimi teorimizin yanlış olduğunun kanıtı olduğunu öne sürdü,” diyor ortak yazar James Bullock, UCI’de fizik profesörü ve UCI Fizik Bilimleri Okulu dekanı. “Gösterdiğimiz şey, karanlık maddenin yalnızca ilişkiyi öngörmekle kalmayıp, birçok galaksi için, gördüğümüz şeyi değiştirilmiş yerçekiminden daha doğal bir şekilde açıklayabildiğidir. Karanlık maddenin doğru model olduğuna daha da ikna oldum.”
Özellikler ayrıca karanlık madde içermeyen bir evrenin savunucuları tarafından yapılan gözlemlerde de ortaya çıkıyor. Pomona Koleji’nde fizik ve astronomi doçenti olan ortak yazar Jorge Moreno, “İncelediğimiz gözlemler – bu özellikleri bulduğumuz gözlemler – karanlık madde içermeyen teorilerin taraftarları tarafından yürütüldü,” dedi. “Açıkça var olmalarına rağmen, bu topluluk tarafından bu özellikler üzerinde çok az veya hiç analiz yapılmadı. Konuşmayı başlatmak için bizim gibi insanlar, hem normal hem de karanlık maddeyle çalışan bilim insanları gerekti.”
Moreno, araştırma topluluğu içinde çalışmanın ardından bir tartışmanın yaşanmasını beklediğini ancak ekibin bu tür özelliklerin yalnızca karanlık madde olduğunda simülasyonlarında ortaya çıktığını bulması nedeniyle ortak bir zemin için yer olabileceğini sözlerine ekledi. Ve evrendeki normal madde.
Moreno, “Yıldızlar doğup öldükçe süpernovalara dönüşürler ve bu da galaksilerin merkezlerini şekillendirebilir ve bu özelliklerin varlığını doğal olarak açıklar,” dedi. “Basitçe söylemek gerekirse, gözlemlerde incelediğimiz özellikler hem karanlık maddenin varlığını hem de normal madde fiziğinin dahil edilmesini gerektirir.”
Mercado, artık karanlık madde evren modelinin öncü model olarak göründüğünü ve bir sonraki adımın, bu modelin karanlık madde evreninde tutarlı kalıp kalmadığına bakmak olduğunu açıkladı.
Mercado, “Aynı ilişkiyi farklı karanlık madde modelleri arasında ayrım yapmak için kullanıp kullanamayacağımızı görmek ilginç olurdu,” dedi. “Bu ilişkinin farklı karanlık madde modelleri altında nasıl değiştiğini anlamak, karanlık maddenin özelliklerini sınırlamamıza yardımcı olabilir.”
Referans: Francisco J Mercado, James S Bullock, Jorge Moreno, Michael Boylan-Kolchin, Philip F Hopkins, Andrew Wetzel, Claude-André Faucher-Giguère ve Jenna Samuel tarafından yazılan “Radyal ivme ilişkisinde Kancalar ve Eğimler: karanlık madde ve MOND için ayrımcı testler”, 16 Nisan 2024, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Duyuruları.
DOI: 10.1093/mnras/stae819
Finansman, Mercado’ya verilen Ulusal Bilim Vakfı MSP-Ascend Ödülü AST-2316748’den geldi. Mercado ve Bullock, NSF hibesi AST-1910965 ve NASA hibe 80NSSC22K0827. Moreno, Hirsch Vakfı’ndan fon alıyor. İşbirlikçiler arasında Michael Boylan-Kolchin (Austin Teksas Üniversitesi), Philip F. Hopkins (California Teknoloji Enstitüsü), Andrew Wetzel (California Üniversitesi, Davis) ve Claude-André Faucher-Giguère (kuzeybatı Üniversitesi) ve Jenna Samuel (Austin Teksas Üniversitesi).
