Patlayan “Karanlık Yıldızlar” – Karanlık Maddenin Patlayıcı Sırlarını Ortaya Çıkarmak

Evreni yerçekimsel etkileşimler yoluyla etkileyen karanlık madde, WIMP’ler ve eksenler gibi potansiyel formlarla ele geçirilmesi zor olmaya devam ediyor; ikincisi muhtemelen patlayıcı ‘karanlık yıldızlar’ oluşturuyor.

Karanlık madde, gökbilimcilerin onlarca yıldır tespit edemediği, ancak evrendeki yıldızlar ve galaksiler gibi normal madde üzerinde muazzam bir etkiye sahip olduğunu bildiğimiz hayaletimsi bir maddedir. Galaksilere uyguladığı muazzam kütleçekim kuvveti sayesinde onları döndürür, yörüngeleri boyunca ekstra bir itme kuvveti sağlar ve hatta onları parçalara ayırır.

Kozmik bir karnaval aynası gibi, aynı zamanda uzaktaki nesnelerden gelen ışığı bükerek çarpık veya çoklu görüntüler oluşturur; bu işleme yerçekimsel merceklenme adı verilir.

Ve Güncel araştırma patlayan yıldızlar üreterek bundan daha fazla dram yaratabileceğini öne sürüyor.

Karanlık Maddeyi Tanımlama Arayışı

Galaksilere verdiği zarara rağmen, karanlık maddenin yerçekimi dışında kendisiyle etkileşime girip giremeyeceği hakkında pek bir şey bilinmiyor. Başka kuvvetlere maruz kalıyorsa çok zayıf olmalı, yoksa ölçülürdü.

Zayıf etkileşime giren büyük kütleli parçacıkların varsayımsal bir sınıfından oluşan bir karanlık madde parçacığı için olası bir aday (veya WIMP’ler), şu ana kadar hiçbir gözlemsel kanıt olmaksızın yoğun bir şekilde incelenmiştir.

Son zamanlarda, zayıf etkileşime sahip ancak son derece hafif olan diğer parçacık türleri de ilgi odağı haline geldi. Bu parçacıklara denir eksenlerbirinciydik 1970’lerin sonunda önerilen ile kuantum problemini çözmekama aynı zamanda karanlık madde tanımına da uyabilirler.

Axions ve Kozmik Dans

Küçük nesneler oluşturmak için birbirine “yapışamayan” WIMP’lerin aksine, eksenler bunu yapabilir. Çok hafif oldukları için çok sayıda eksenin tüm karanlık maddeyi hesaba katması gerekir, bu da onların bir araya sıkıştırılması gerektiği anlamına gelir. Ancak bunlar bir tür atom altı parçacık oldukları için bozonumursamıyorlar.

Aslında hesaplamalar, eksenlerin o kadar yakın paketlenebileceğini gösteriyor ki, atomların ve parçacıkların mikro dünyasını yöneten teori olan kuantum mekaniğinin kurallarına göre tuhaf davranmaya başlıyorlar (toplu olarak bir dalga gibi davranıyorlar). Bu duruma denir Bose-Einstein yoğunlaşmasıve beklenmedik bir şekilde, eksenlerin “yıldız” oluşturmasına izin ver kendilerinden.

Bu, dalga kendi başına hareket ettiğinde ve fizikçilerin “soliton” dediği, bozulmadan veya dağılmadan hareket edebilen lokalize bir enerji yığını oluşturduğunda gerçekleşir. Bu genellikle Dünya’da girdaplarda ve girdaplarda veya kabarcık halkalarında görülür. yunuslar su altında eğleniyor.

yeni çalışma Bu tür solitonların boyutunun büyüyeceğini, normal bir yıldıza benzer veya normal bir yıldızdan daha büyük bir yıldız haline geleceğini gösteren hesaplamalar sağlıyor. Ama sonunda kararsız hale gelirler ve patlarlar.

Böyle bir patlamadan (“bosenova” adı verilen) açığa çıkan enerji, bir süpernovanın (patlayan normal bir yıldız) enerjisiyle rekabet edebilir. Karanlık maddenin evrendeki görünür maddeden çok daha ağır olduğu göz önüne alındığında, bu durum kesinlikle gökyüzüne ilişkin gözlemlerimizde bir iz bırakacaktır. Henüz böyle yara izleri bulamadık ama yeni çalışma bize arayacak bir şeyler veriyor.

Gözlemsel Beklentiler ve Teorik Gelişmeler

çalışmanın arkasındaki araştırmacılar normal maddeden oluşan çevredeki gazın patlamadan gelen bu ekstra enerjiyi emeceğini ve bir kısmını geri yayacağını varsayalım. Bu gazın büyük bir kısmı hidrojenden oluştuğu için bu ışığın radyo frekanslarında olması gerektiğini biliyoruz.

Heyecan verici bir şekilde, Kilometre Kare Dizisi radyo teleskopu ile yapılacak gelecekteki gözlemler bunu tespit edebilir.

Bu sanatçının izlenimi, şu anda hem Avustralya’da hem de Afrika’da inşa edilmekte olan bir teleskop dizisi olan Kilometre Kare Dizisini göstermektedir. Katkıda bulunanlar: SPDO/TDP/DRAO/Swinburne Astronomy Productions

Yani, karanlık yıldız patlamalarından kaynaklanan havai fişekler görüşümüzden gizlenmiş olsa da, onların sonuçlarını görünür maddede bulabiliriz. Bunun harika yanı, böyle bir keşfin, karanlık maddenin aslında neyden oluştuğunu anlamamıza yardımcı olacak olması; bu durumda, büyük olasılıkla eksenlerden oluşuyor.

Ya gözlemler tahmin edilen sinyali tespit edemezse? Diğer “eksen benzeri” parçacıkların hala mümkün olması nedeniyle, bu muhtemelen bu teoriyi tamamen dışlamayacaktır. Ancak tespitin başarısız olması, bu parçacıkların kütlelerinin çok farklı olduğunu veya radyasyonla düşündüğümüz kadar güçlü bir şekilde eşleşmediklerini gösterebilir.

Aslında bu daha önce de yaşandı. Başlangıçta eksenlerin çok güçlü bir şekilde birleşip hareket edebilecekleri düşünülüyordu. yıldızların içindeki gazı soğutmak. Ancak yıldız soğutma modelleri, yıldızların bu mekanizma olmadan gayet iyi durumda olduğunu gösterdiğinden, eksenel bağlantı kuvvetinin başlangıçta varsayılandan daha düşük olması gerekiyordu.

Elbette karanlık maddenin eksenlerden oluştuğunun garantisi yok. WIMP’ler hâlâ bu yarışta yarışıyor ve başkaları da var.

Bu arada, bazı çalışmalar WIMP benzeri karanlık maddenin aynı zamanda “karanlık yıldızlar” da oluşturabilir. Bu durumda, yıldızlar hâlâ normal (hidrojen ve helyumdan yapılmış) ve karanlık madde onlara güç sağlıyor.

WIMP destekli bu karanlık yıldızların süper kütleli oldukları ve erken evrende yalnızca kısa bir süre yaşadıkları tahmin ediliyor. Ancak James Webb uzay teleskobu tarafından gözlemlenebildiler. Yakın zamanda yapılan bir araştırma iddia etti böyle üç keşifAncak jüri hala durumun gerçekten böyle olup olmadığı konusunda kararsız.

Yine de eksenlere dair heyecan artıyor ve onları tespit etmeye yönelik birçok plan var. Örneğin eksenler bekleniyor fotonlara dönüştürmek Bir manyetik alandan geçtiklerinde, belirli bir enerjiye sahip fotonların gözlemleri, nötron yıldızları gibi manyetik alanlara sahip yıldızları, hatta Güneş.

Teorik cephede, evrenin farklı karanlık madde türleri ile nasıl görüneceğine dair tahminleri iyileştirmeye yönelik çabalar var. Örneğin eksenler WIMP’lerden ayırt edilebilir bu arada ışığı büküyorlar yerçekimsel mercekleme yoluyla.

Daha iyi gözlemler ve teorilerle, karanlık maddenin gizeminin yakında çözüleceğini umuyoruz.

Liverpool John Moores Üniversitesi Teorik Astrofizik Okuyucusu Andreea Font tarafından yazılmıştır.

Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Konuşma.