Pulsarlar karanlık maddeyi bulmanın anahtarı mı?

Ah, karanlık madde parçacıkları, ne olabilirsiniz? Cevap hâlâ elimizden kaçıyor ve gökbilimciler bunları bulmak için yeni fikirler denemeye devam ediyorlar. Yeni bir makale Fiziksel İnceleme Mektupları karanlık madde eksenlerden oluşuyorsa, pulsarların yakınında onların parıltısını görebileceğimizi öne sürüyor.

Karanlık madde için en popüler aday parçacıklar zayıf etkileşimli büyük kütleli parçacıklar (WIMP’ler) olsa da, bir başka popüler seçenek de varsayımsal eksendir. Axion’lar başlangıçta karanlık maddeyi çözmek için önerilmedi, daha ziyade parçacık fiziğindeki bazı can sıkıcı incelikleri ele almak için önerildi. [Fun fact: Axion is a brand of dishwashing liquid popular in Latin America. Axions are so named because they “clean up” the particle physics problem.]

Teoriye göre eksenler, normal madde veya ışıkla güçlü bir şekilde etkileşime girmeyen, düşük kütleli, yüksüz parçacıklardır ve bu da mükemmel bir karanlık madde adayı gibi görünmektedir. Axionlar fotonlara bozunabilir, ancak üretilen ışık o kadar dağınık ve sönük olur ki onu tespit edemeyiz.

Bu yeni çalışma, eksenlerin kalan parıltısını tespit edebilmemizin bir yolunu önermektedir. Eğer varsa, nötron yıldızları ve kara deliklerin etrafındakiler gibi son derece güçlü manyetik alanlarda eksenler üretilebilir. En güçlü elektromanyetik alanlar pulsarların çevresindedir, dolayısıyla bakılacak en iyi yer orası olacaktır. Pulsarlar, manyetik kutuplarından güçlü enerji akışları üreten nötron yıldızlarıdır. Kutup bölgeleri aynı zamanda çok büyük miktarlarda eksenler üretecek ve bunların bir kısmı ışığa dönüşecek. Yani teoride pulsar ışığının eksen bozunumunun ışığını içermesi gerekir.

Bu nedenle yazarlar, eksen bozunumu tarafından üretilecek ışık miktarını ve bu ışığın spektrumunun ne olacağını tahmin etmek için temel bir model kullandılar. Daha sonra bu fazlalığın güçlü pulsarların radyo flaşlarında nasıl görüneceğini simüle ettiler. Daha sonra modellerini yakındaki 27 pulsarın gözlemleriyle karşılaştırarak eksen bozunumunu kanıtlayacak aşırı radyo ışığını tespit edip edemeyeceklerini gördüler.

Ne yazık ki ekip eksenlere dair hiçbir kanıt bulamadı. Gözlemlerine dayanarak, eğer varsa eksenlerin kütlesini sınırlamayı başardılar. Verilere göre eksenler 10’dan daha hafif olamaz^-8 elektron volt ve 10’dan ağır değil^-5 nötrinolardan bile çok daha hafif olan elektron volt.

Bu sonucun güçlü yönlerinden biri, eksenlerin karanlık madde olduğunu varsaymaması, yalnızca eksenlerin var olduğunu varsaymasıdır. Bu aslında kozmolojik bir testten çok parçacık fiziği testidir, bu nedenle kütle kısıtlaması bu kadar doğrudan olabilir. Ancak bir kez daha karanlık maddenin parçacıkları gizli kalıyor. Karanlık madde parçacıklarının var olduğunu varsayarsak, bu başka bir zamanın hikayesidir.