Ana Sayfa Fizik Astrofizik Karanlık Maddeyi Bulma Younda Yeni Bir Model

Karanlık Maddeyi Bulma Younda Yeni Bir Model

0
This NASA Hubble Space Telescope image shows the distribution of dark matter in the center of the giant galaxy cluster Abell 1689, containing about 1,000 galaxies and trillions of stars. Dark matter is an invisible form of matter that accounts for most of the universe's mass. Hubble cannot see the dark matter directly. Astronomers inferred its location by analyzing the effect of gravitational lensing, where light from galaxies behind Abell 1689 is distorted by intervening matter within the cluster. Researchers used the observed positions of 135 lensed images of 42 background galaxies to calculate the location and amount of dark matter in the cluster. They superimposed a map of these inferred dark matter concentrations, tinted blue, on an image of the cluster taken by Hubble's Advanced Camera for Surveys. If the cluster's gravity came only from the visible galaxies, the lensing distortions would be much weaker. The map reveals that the densest concentration of dark matter is in the cluster's core. Abell 1689 resides 2.2 billion light-years from Earth. The image was taken in June 2002. Credit: NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, and Space Telescope Science Institute), N. Benitez (Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain), T. Broadhurst (University of the Basque Country, Spain), and H. Ford (Johns Hopkins University)
This NASA Hubble Space Telescope image shows the distribution of dark matter in the center of the giant galaxy cluster Abell 1689, containing about 1,000 galaxies and trillions of stars. Dark matter is an invisible form of matter that accounts for most of the universe's mass. Hubble cannot see the dark matter directly. Astronomers inferred its location by analyzing the effect of gravitational lensing, where light from galaxies behind Abell 1689 is distorted by intervening matter within the cluster. Researchers used the observed positions of 135 lensed images of 42 background galaxies to calculate the location and amount of dark matter in the cluster. They superimposed a map of these inferred dark matter concentrations, tinted blue, on an image of the cluster taken by Hubble's Advanced Camera for Surveys. If the cluster's gravity came only from the visible galaxies, the lensing distortions would be much weaker. The map reveals that the densest concentration of dark matter is in the cluster's core. Abell 1689 resides 2.2 billion light-years from Earth. The image was taken in June 2002. Credit: NASA, ESA, D. Coe (NASA Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, and Space Telescope Science Institute), N. Benitez (Institute of Astrophysics of Andalusia, Spain), T. Broadhurst (University of the Basque Country, Spain), and H. Ford (Johns Hopkins University)

Karanlık Maddeyi Bulma Younda Yeni Bir Model

Karanlık madde modern fiziğin en büyük gizemlerinden biri olmaya devam etmektedir. Var olması gerektiği açıktır, çünkü karanlık madde olmadan örneğin galaksilerin hareketi açıklanamaz. Ancak karanlık maddeyi bir deneyde tespit etmek hiçbir zaman mümkün olmamıştır.

Şu anda karanlık maddeyi bulmaya yönelik yeni bir öneri var: Karanlık maddeyi, bir algılama aracında proton ve nötronların saçılması yoluyla doğrudan tespit etmeyi amaçlıyorlar.

Michigan Üniversitesi’nden Robert McGehee ve Aaron Pierce ile Almanya’daki Johannes Gutenberg Mainz Üniversitesi’nden Gilly Elor’dan oluşan bir araştırma ekibi şimdi karanlık madde için yeni bir seçenek önerdi: HYPER ya da “HighlY Interactive ParticlE Relics”.

HYPER modelinde, erken evrende karanlık maddenin oluşumundan bir süre sonra, normal madde ile etkileşiminin gücü aniden artar – bu da bir yandan onu bugün potansiyel olarak tespit edilebilir kılarken, aynı zamanda karanlık maddenin bolluğunu da açıklayabilir.

Karanlık Madde Bölgesinde Yeni Çeşitlilik


WIMPS olarak adlandırılan ağır karanlık madde parçacıkları arayışı henüz başarıya ulaşmadığından, araştırma topluluğu alternatif karanlık madde parçacıklarını, özellikle de daha hafif olanları arıyor. Araştırmacılar aynı zamanda, karanlık bölgede genel olarak faz geçişleri beklendiğini, sonuçta görünür bölgede de birkaç faz geçişi olduğunu söylüyor. Ancak önceki çalışmalar bunları görmezden gelme eğilimindeydi.

“Planlanan bazı deneylerin erişmeyi umduğu kütle aralığı için tutarlı bir karanlık madde modeli olmamıştır. Ancak HYPER modelimiz, bir faz geçişinin aslında karanlık maddeyi daha kolay tespit edilebilir hale getirmeye yardımcı olabileceğini gösteriyor,” diyor JGU’da teorik fizik alanında doktora sonrası araştırmacı olan Elor.

Uygun bir model için zorluk: Eğer karanlık madde normal maddeyle çok güçlü etkileşime girerse, evrenin erken dönemlerinde oluşan (kesin olarak bilinen) miktarı çok küçük olur ve astrofiziksel gözlemlerle çelişir. Bununla birlikte, eğer doğru miktarda üretilirse, etkileşim tersine günümüz deneylerinde karanlık maddeyi tespit etmek için çok zayıf olacaktır.

McGehee, “HYPER modelinin altında yatan ana fikrimiz, etkileşimin bir kez aniden değişmesidir – böylece her iki durumun da en iyisine sahip olabiliriz: doğru miktarda karanlık madde ve büyük bir etkileşim, böylece karanlık maddeyi tespit edebiliriz” dedi.

Araştırmacılar da bunu tam olarak böyle tasavvur ediyor: Parçacık fiziğinde bir etkileşime genellikle belirli bir parçacık, yani bir arabulucu aracılık eder ve karanlık maddenin normal maddeyle etkileşimi de böyledir. Hem karanlık maddenin oluşumu hem de algılanması, etkileşimin gücü kütlesine bağlı olarak bu aracı vasıtasıyla gerçekleşir: Kütle ne kadar büyükse etkileşim o kadar zayıf olur.

Aracı, önce doğru miktarda karanlık maddenin oluşması için yeterince ağır, daha sonra da karanlık maddenin tespit edilebilmesi için yeterince hafif olmalıdır. Çözüm: Karanlık maddenin oluşumundan sonra, aracının kütlesinin aniden azaldığı bir faz geçişi oldu.

Pierce, “Böylece, bir yandan karanlık madde miktarı sabit tutulurken, diğer yandan etkileşim, karanlık maddenin doğrudan tespit edilebilir olması gerektiği şekilde artırılır veya güçlendirilir” dedi.

Yeni model planlanan deneylerin neredeyse tüm parametre aralığını kapsıyor.
Elor, “HYPER karanlık madde modeli, yeni deneylerin erişilebilir kıldığı neredeyse tüm aralığı kapsayabiliyor” dedi.

Araştırma ekibi ilk olarak, astrolojik gözlemler ve bazı parçacık fiziği bozunumlarıyla tutarlı olması için bir atom çekirdeğinin proton ve nötronlarıyla gerçekleşen aracılı etkileşimin maksimum tesir kesitini dikkate aldı. Bir sonraki adım, karanlık madde için bu etkileşimi sergileyen bir model olup olmadığını düşünmekti.

McGehee, “Ve burada faz geçişi fikrini ortaya attık” dedi. “Daha sonra evrende var olan karanlık madde miktarını hesapladık ve hesaplamalarımızı kullanarak faz geçişini simüle ettik.”

Sabit miktarda karanlık madde gibi dikkate alınması gereken pek çok kısıtlama var.

Elor, “Burada sistematik olarak pek çok senaryoyu göz önünde bulundurmamız ve dahil etmemiz gerekiyor, örneğin aracımızın aniden yeni karanlık madde oluşumuna yol açmayacağının gerçekten kesin olup olmadığı sorusunu sormak gibi, ki bu elbette olmamalı” dedi. “Ama sonunda HYPER modelimizin işe yaradığına ikna olduk.”

Araştırma Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.

Kaynak: https://phys.org/news/2023-01-dark.html


Astrafizik sitesinden daha fazla şey keşfedin

Subscribe to get the latest posts sent to your email.

YORUM YOK

Bir Cevap YazınCevabı iptal et

Exit mobile version