Evrenin görünmez karanlık maddesi, dönen topaklar halinde toplanıp, içlerinde sayısız minik girdap barındırıyor olabilir. Yeni bir teorik çalışma bu olasılığı ortaya koyuyor.
Yakın zamanda yayımlanan bulgular, 'çok hafif' karanlık madde adı verilen, aşırı derecede hafif temel parçacıklardan oluştuğu varsayılan bu gizemli maddenin tuhaf davranışına yeni bir bakış açısı sunuyor.
Yeni çalışmada, fizikçiler karanlık madde halesi döndüğünde ne olduğunu incelediler. Gerçek galaksilerin evrimleşirken tipik olarak dönmesi düşünüldüğünde, bu doğal bir beklentiydi. Araştırmacılar, teorik modellemeleri ve detaylı simülasyonlarına dayanarak, bu egzotik maddenin süper akışkan gibi davranabileceğini ve laboratuvar deneylerinde görülenlere çok benzeyen, nicelenmiş girdap ağları ile örülü, kararlı, dönen çekirdekler oluşturabileceğini buldular.
Özel Bir Karanlık Madde Türü
Standart karanlık madde görüşü genellikle ağır, hantal ve iç yapısı olmayan parçacıklar olarak tanımlanırken, bu yeni araştırma elektron kütlesinin milyonda birinden bile daha hafif parçacıklardan oluşan karanlık madde türüne odaklanıyor. Eğer bu parçacıklar birbirleriyle itici bir kuvvetle hafifçe etkileşirse, kuantum akışkanı gibi davranabilirler.
Bu akışkan benzeri davranış, 'soliton' adı verilen yoğun, kararlı yapıların oluşmasına olanak tanıyor. Solitonlarda kütleçekiminin içeri doğru çekimi, parçacıkların kendi aralarındaki itici basınçla dengeleniyor.
Bu yapılar, tıpkı Güneş gibi, kütleçekimi ve iç basıncın dengelendiği kararlı hallere karşılık geliyor. Bu solitonlar, karanlık madde parçacığının bilinmeyen kütlesine bağlı olarak yıldız boyutundan tüm galaksi boyutuna kadar değişebilir. Daha büyük solitonlar, galaksi merkezlerinin neden tahmin edilenden daha az yoğun karanlık madde içerdiğini açıklamaya yardımcı olabilir; bu durum kozmolojide uzun süredir tartışılan bir konudur.
Dönen Bulutlardan Girdap Ağlarına
Araştırmacılar, bu sıradışı karanlık madde bulutları döndüğünde ne olduğunu simüle ettiler. Sonuç şaşırtıcıydı: Bulutlar, kasırga veya katı bir küre gibi pürüzsüzce dönmek yerine, içlerinde mikroskobik girdaplardan oluşan bir ağ geliştirdi.
Simülasyonlara göre, dönen karanlık madde bulutlarının merkezinde dönen bir soliton oluşuyor. Bu soliton, ilk dönüş ekseniyle hizalanmış basık bir şekil alıyor ve 'nicelenmiş girdaplar' adı verilen yapılarla desteklenen bir dönüş sergiliyor.
Bu girdaplar, rüzgar veya sudaki anaforlar gibi değil. Daha çok sıvı helyum gibi süper akışkanlarda görülen nicelenmiş girdap çizgilerine benziyorlar. Akışkanın tamamı dönmek yerine, bu discrete (ayrık) dönen iplikçikler dizisi aracılığıyla dönüyor. Her girdabın merkezinde karanlık madde yoğunluğu sıfıra düşüyor ve girdaplar birlikte düzenli, kafes benzeri bir desen oluşturuyor. Araştırmacılar, bu dönüşü 'pürüzsüz bir rüzgar gibi değil, daha çok kristal bir desen halinde düzenlenmiş mikroskobik kasırgalar demeti gibi' diye tanımlıyorlar.
Araştırmacıların ortaya attığı ilginç bir fikir, bu minik girdap yapılarının çok daha büyük ölçeklerde etkileri olup olamayacağı. Özellikle, bazı girdap çizgilerinin tek bir halonun ötesine geçerek, evrenin büyük ölçekli yapısını şekillendiren devasa karanlık madde iplikçikleri olan 'kozmik ağ'ın filamentleri aracılığıyla galaksileri birbirine bağlayabileceği hipotezini ortaya attılar.
Bu aşamada, bu girdap çizgilerinin kozmik ağın filamentleri aracılığıyla farklı haloları birleştirebileceği fikrinin bir hipotez olduğunu belirtiyorlar. Eğer bu doğruysa, karanlık maddedeki kuantum etkilerinin, galaksilerin bu devasa iplikçikler içinde nasıl hizalandığını ve hareket ettiğini incelikle etkileyebileceği anlamına gelebilir.
Bu tür girdap yapılarını tespit etmek zor olacaktır. Karanlık madde ışık yaymadığı veya soğurmadığı için, bilim insanları onun varlığını yalnızca yıldızlar ve gaz gibi görünen madde üzerindeki kütleçekimsel etkisinden çıkarabiliyorlar.
Yine de, onların etkilerini görmenin yolları olabilir. Bu girdaplar, karanlık madde yoğunluğundaki düşüşlerle ilişkilidir. Bu düşüşler, kütleçekim potansiyelinde karakteristik izler bırakır ve bu izler, Samanyolu gibi galaksilerdeki yıldızların veya gaz bulutlarının yörüngelerini etkileyebilir.
Daha spekülatif senaryolarda, eğer karanlık madde sıradan madde veya ışıkla zayıf da olsa etkileşiyorsa, girdaplar daha doğrudan izler bırakabilir; ancak şimdilik bu açık bir soru işareti olarak kalıyor.
Ekip, tahmin edilen girdap ağlarının astronomik gözlemlerle tespit edilip edilemeyeceğini ve kozmik filamentlere gerçekten bağlanıp bağlanmadığını araştırmayı planlıyor. Şimdilik bu 'hayaletimsi' girdaplar görünmez kalıyor. Ancak teori ve teknoloji geliştikçe, bilim insanları evrenin sadece görünmez maddeyle dolu olmadığını, aynı zamanda dönen kuantum iplikçiklerinden oluşan desenlerle örülmüş olabileceğini keşfedebilirler.
