Resimde, karanlık maddeyle çevrili, çarpışan iki kara delik gösterilmektedir.

Evrenin en gizemli ve aynı zamanda en yaygın maddesi olan karanlık madde, aslında görünmezdir. Bunun sebebi, ışıkla etkileşime girmemesidir. Peki ya bilim insanları karanlık maddeyi görmeye çalışmak yerine onu duymaya çalışsalar?

Yeni araştırmalar, karanlık maddenin, iki kara deliğin çarpışıp birleşmesiyle evrende yankılanan ve “kütle çekim dalgaları” olarak adlandırılan uzay-zaman dalgalanmalarının karmaşasında küçük ama fark edilebilir bir iz bırakabileceğini öne sürüyor.

Araştırmacılar, iki kara deliğin yoğun karanlık madde bulutlarıyla dolu bir uzay bölgesinde birleşmesi durumunda ortaya çıkan kütle çekim dalgalarının karanlık maddenin izini evrene taşıyabileceğini söylüyor.

Ve diyorlar ki, detektörlerimiz bu izi bulabilir. Bu, birinin örneğin bir konserde öksürmesine ve bu öksürüğün ancak konserin gürültüsü arasında en hassas cihazlarla fark edilebilmesine benzer.

Neyse ki, çarpışan kara deliklerden kaynaklanan kütle çekim dalgalarını tespit etme konusunda, Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) gibi insanlığın araçları her geçen gün daha da hassas hale geliyor.

Bu tür izlerin kütle çekimi dalga verilerinde daha da kolay kaydedilebileceği bir zamana hazırlık olarak, ekip, kütle çekim dalgasının boşluk yerine karanlık madde içinden geçerken alması gereken şekli tahmin eden bir yöntem geliştirdi.

Amsterdam Kütle çekimi Astrofiziği’nde (GRAPPA)  araştırmacı Rodrigo Vicente, “Karanlık madde aramak için kara delikleri kullanmak harika olurdu. Karanlık maddeyi daha önce hiç olmadığı kadar küçük ölçeklerde inceleyebilirdik” dedi.

Bu seslendirme, en önemli astronomik görüntülerden biri olan Mermi Kümesini (1E 0657-56) sese dönüştürüyor. Mermi Kümesi, evrenimizdeki maddenin büyük bir kısmını oluşturan görünmez madde olan karanlık maddenin ilk doğrudan kanıtını sağlamıştır.

Bunun tereyağı olmadığına inanamıyorum.

Karanlık madde, görünmez olmasına rağmen, sıradan maddeye göre yaklaşık beşte bir oranında daha ağır basıyor olması nedeniyle bir bilmeceyi temsil eder.

Işıkla etkileşime girmemesi, proton, nötron ve elektronlardan (atomları oluşturan parçacıklardan) oluşamayacağı anlamına gelir. Çünkü atomlar, yıldızlardan ve gezegenlerden, kendi bedenlerimize kadar çevremizde gördüğümüz tüm “sıradan maddeyi” oluşturur.

Yani, atomlar elektromanyetik radyasyonla etkileşime girer. Aslında, gökbilimcilerin karanlık maddenin varlığını bilmelerinin tek yolu, kütle çekimiyle etkileşimi ve bu etkileşimin uzay-zamanı nasıl büktüğü, dolaylı olarak sıradan maddeyi ve ışığı nasıl etkilediğidir.

Bu bilgiyle birlikte, bilim insanları karanlık maddeyi açıklayabilecek, parçacık fiziğinin Standart Modeli dışındaki parçacıkları aramaya başladılar.

Bu parçacıkların geniş bir yelpazede potansiyel kütleleri ve özellikleri vardır; bunlardan varsayımsal olanı, elektronunkinden çok daha küçük bir kütleye sahip olduğu öne sürülen “hafif skaler” parçacıktır.

Hafif skaler parçacık, sıfır spine (dönme) sahip ve Standart Model’deki bilinen temel parçacıklara göre oldukça küçük kütle aralığına sahip teorik veya keşif aşamasındaki parçacıkları ifade eder

Kütle çekim dalgaları (mavi ve kırmızı dalgalar), birleşen iki kara deliğin içinden geçtiği karanlık maddenin (açık mor) izlerini taşır.

Dönen bir kara deliğin etrafında, dönme enerjisi hafif skaler karanlık maddeye aktarılarak yoğunluğunu artırır; bu, bir çırpıcının kremayı tereyağına dönüştürmesine benzer.

Eğer bu “tereyağı” dediğimiz karanlık madde yeterince yoğunlaşırsa, birleşen kara deliklerden gelen kütle çekim dalgalarını etkileyebilir ve belirgin bir iz bırakabilir.

Bu imzanın nasıl görüneceğini belirledikten sonra, Vicente ve meslektaşları, LIGO ve diğer kütle çekim dalgası detektörleri  Kamioka Kütle Çekim Dalga Detektörü (KAGRA) ve Virgo tarafından toplanan verileri inceleyerek, birleşen kara deliklerden gelen en net 28 sinyale odaklandılar.

Bunlardan 27’sinin, uzayın nispeten vakumunda meydana gelen birleşmelerden kaynaklandığını ve birinin 19 Temmuz 2019’da ilk kez duyulduğunu belirlediler.

Bu, Güneş’ten 20 kat büyük 8 milyar ışık yılı uzaklıktaki iki kara deliğin birleşmesi sonucu olan GW190728 sinyaliydi. Sinyal, birleşmenin yoğun, “tereyağı kıvamında” karanlık madde bölgesinde meydana geldiğinin belirleyici izini taşıyor gibiydi.

Bu araştırmanın arkasındaki ekip, bunun karanlık maddenin kesin bir tespiti olarak değerlendirilemeyeceğini, ancak ne arayacağımıza ve dolayısıyla takip eden araştırmaları nereye yönlendireceğimize dair bir ipucu verdiğini belirtiyor.

Bu da, Dünya’daki karanlık madde detektörlerinin artırılmış hassasiyetle beşinci çalışma dönemine girmesiyle giderek daha faydalı hale gelebileceğini söylüyorlar.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) ekip lideri Josu Aurrekoetxea, “Karanlık maddenin etrafımızda olduğunu biliyoruz. Etkilerini görebilmemiz için yeterince yoğun olması gerekiyor.”

“Kara delikler, bu yoğunluğu artırmak için bir mekanizma sağlıyor ve biz de artık birleştiklerinde yayılan kütle çekim dalgalarını analiz ederek bunu arayabiliyoruz” dedi.