Samanyolu'nun kalbinden yayılan tuhaf bir gama ışını parıltısı, uzun süredir aranan karanlık madde parçacıklarının birbiriyle yok olma reaksiyonuna girdiğine işaret ediyor olabilir.
Samanyolu benzeri galaksilerin simülasyonlarını içeren yeni bir araştırma, galaksimizin merkez bölgesinden yayılan bu açıklanamayan ekstra gama radyasyonunun, milisaniye atarcaları kadar, hatta belki de biraz daha fazla olasılıkla karanlık madde yok olmasından kaynaklandığını gösteriyor.
Johns Hopkins Üniversitesi'nden astrofizikçi Joseph Silk, "Karanlık madde evrene hakimdir ve galaksileri bir arada tutar. Son derece önemlidir ve onu nasıl tespit edebileceğimize dair fikirler üretmek için sürekli çaba harcıyoruz," diyor. "Gama ışınları ve özellikle galaksimizin merkezinde gözlemlediğimiz fazladan ışık, ilk ipucumuz olabilir."
Galaktik Merkez GeV Fazlalığı (GCE) olarak bilinen bu gama ışını parıltısı, 2009 yılında NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu'ndan elde edilen verilerde keşfedildiğinden beri gökbilimcileri şaşırtıyor. Galaktik merkezde bir şey, evrenin en yüksek enerjili ışık formunda bir parıltı üretiyor, ancak bu şeyin ne olduğu henüz tam olarak belirlenemedi.
Bu durumun iki önde gelen adayı var. Bunlardan biri, evrende normal madde ile açıklanamayan ekstra yerçekimi kaynağı olan gizemli karanlık maddedir. Karanlık maddenin ne olduğunu bilmiyoruz, ancak bir hipotez, zayıf etkileşimli devasa parçacıklar (WIMP'ler) olduğunu öne sürüyor. Bilim insanları, WIMP'ler ve anti-parçacıkları çarpıştığında, gama ışını fotonları dahil olmak üzere çeşitli parçacıkların bir yağmuruyla birbirlerini yok edeceklerini öngörüyorlar.
Diğer aday ise milisaniye atarcaları. Bunlar, yaşam döngülerinin sonunda, devasa bir yıldızın süpernova patlamasıyla malzemesinin çoğunu attıktan sonra oluşan nötron yıldızlarıdır. Bir nötron yıldızını atarca yapan şey, aşırı hızlı dönmesidir. Döndükçe, radyo dalgaları, parçacıklar ve X-ışınları ile gama ışınları dahil olmak üzere radyasyon demetleri yayar. Bu demetler etrafta süpürülürken, atarca sanki titreşiyormuş gibi görünür.
Gökbilimciler GCE'den sorumlu olabilecek atarca popülasyonunu henüz tespit etmemiş olsalar da, olasılıkları daraltmanın yolları var. Samanyolu'nun merkezindeki şişkin bölgede atarcaları içermesi gereken yaşlı yıldız popülasyonu X şeklinde bir görünüm sergilerken, önceki araştırmalar karanlık madde halesinin küresel olduğunu öne sürüyor. Bu dağılımlar, GCE'nin şekli üzerinde farklı etkilere sahip olacaktır. Eğer sorumlusu milisaniye atarcaları ise, GCE "kutu gibi" görünmeli, oysa karanlık madde kökeni daha küresel bir şekil üretecektir. Yorumlara bağlı olarak, Fermi verileri GCE'nin belirgin bir kutu gibi bir dağılıma sahip olduğunu gösteriyor.
Almanya'daki Leibniz Astrofizik Potsdam Enstitüsü'nden kozmolog Moorits Mihkel Muru liderliğindeki araştırmacılar, bu kutu şeklinin GCE adayları listesinden karanlık madde yok olmasını kesin olarak dışlayıp dışlamadığını bilmek istediler. Süper bilgisayarlar kullanarak Samanyolu'nun evrimsel tarihinin simülasyonlarını çalıştırdılar, karanlık maddenin yoğunluğunu ve dağılımını haritaladılar ve milisaniye atarcaları için bir vekil olarak kullanılan yaşlı yıldızların dağılımıyla karşılaştırdılar. Ekip, yok olmanın zamanla nasıl arttığını modellemek yerine, mevcut karanlık madde yapısına ve onun öngörülen gama ışını sinyaline odaklandı.
Bu simülasyonların sonuçları, Güneş Sistemi'nin Samanyolu'nun merkezine olan uzaklığı olan yaklaşık 8 kiloparsek mesafeden gözlemlendi, böylece mevcut gözlem konumumuzdan nasıl görüneceklerini anlayabildik.
Araştırmacılar, karanlık madde halesinin mükemmel yuvarlak olmayabileceğini, ancak Samanyolu'nun diğer galaksilerle birleşme geçmişi nedeniyle hafifçe düzleştiğini buldular. Samanyolu'nun gökyüzü haritalarına yansıtıldığında, bu durum karanlık madde yok olmasından kaynaklanan kutu gibi bir gama ışını parıltısı üretiyor. Bu, düzleşmiş bir şeklin zorunlu olarak milisaniye atarcalarının bir teşhisi olmadığını, aynı zamanda karanlık maddenin bir sonucu olabileceğini düşündürüyor.
Araştırmacılar, yayınladıkları makalede, "GCE'nin her iki hipotezi de, yani karanlık madde yok olmaları ve milisaniye atarcaları, morfoloji, spektrum ve yoğunluk açısından eşit derecede olasıdır; ancak son nitelik üzerinde karanlık madde hipotezi biraz daha avantajlı olabilir," ifadelerini kullanıyorlar.
Ayrıca, bazı gözlemlerin milisaniye atarcaları gibi noktasal kaynaklardan beklendiği gibi GCE'de hafifçe düzensiz lekeler ortaya çıkardığına dikkat çekmek de önemlidir. Karanlık madde yok olması daha pürüzsüz bir parıltı üretecektir. Bu yeni çalışma, diğer analizlerde incelenmiş olan bu küçük ölçekli dokuyu doğrudan ele almıyor, ancak GCE'nin büyük ölçekli şeklinin artık karanlık maddeyi dışlamamasıyla, gama radyasyonunun her iki kaynağının da galaktik merkezde aktif olması mümkündür.
Yazarlar, Cherenkov Teleskop Dizisi ve Southern Wide-field Gamma-ray Observatory gibi gelecek gözlemevlerinin iki senaryo arasında ayrım yapmaya yardımcı olacağını belirtiyor. Silk, "Yeni verileri görüp bir teoriyi diğerine karşı doğrulayabiliriz," veya "Belki de hiçbir şey bulamayız, bu da çözülecek daha büyük bir gizem olacağı anlamına gelir," diyor.
Araştırma, Physical Review Letters'da yayımlandı.
