Galaksimizin halesinde daha önce hiç görülmemiş, tuhaf bir ışık yayılımı, karanlık maddeye dair şimdiye kadarki en güçlü ipucu olabilir. Yapılan yeni bir analiz, Fermi Gama Işını Teleskobu'ndan alınan 15 yıllık verileri inceleyerek, bilinen hiçbir kaynağa kolayca atfedilemeyen, anormal derecede yüksek enerjili gama ışınlarından oluşan bir parıltı ortaya çıkardı.
Japonya'daki Tokyo Üniversitesi'nden astronom Tomonori Totani'ye göre bu parıltı, varsayımsal karanlık madde parçacıklarının çarpışıp birbirini yok etmesiyle üretilen radyasyon olabilir. Daha önce de benzer bir ışık yayılımı aranmış olsa da, Samanyolu'nu çevreleyen gaz ve radyasyon baloncuğu olan galaktik halede bu kadar spesifik bir enerji seviyesinde bir parıltının bulunması ilk kez yaşanıyor.
Totani, "Samanyolu galaksisinin merkezine doğru haleye benzeyen bir yapıda 20 gigaelectronvolt (yani 20 milyar elektronvolt, son derece yüksek bir enerji) foton enerjisine sahip gama ışınları tespit ettik" açıklamasında bulundu. "Gama ışını emisyonunun şekli, karanlık madde halesinden beklenen şekille yakından örtüşüyor."
Karanlık madde, evrenin süregelen gizemlerinden biridir. Gördüğümüz maddeye atfedilemeyen 'fazla' yerçekimi olarak kendini gösterir. Bilim insanları, evrendeki madde dağılımının yalnızca yaklaşık %16'sının normal maddeden oluştuğunu, kalan %84'ünün ise kimliği bilinmeyen karanlık maddeden oluştuğunu hesaplıyor.
Karanlık madde için önde gelen adaylardan biri, zayıf etkileşimli devasa parçacıklar veya WIMP'ler olarak adlandırılan varsayımsal bir parçacık sınıfıdır. Mevcut teoriye göre, WIMP'ler ve anti-parçacıkları çarpıştığında, birbirlerini yok ederler ve bu süreç, görebileceğimiz gama ışını fotonları da dahil olmak üzere farklı parçacıkların bir duşuyla sonuçlanır.
Bu, bizi en yeni ipucumuza getiriyor. Eğer açıkça tanımlanabilir bir kaynağa sahip olmayan bir gama ışını parıltısı tespit edebiliyorsak, bu parıltının karanlık madde yok olmasıyla üretilmiş olması mümkündür. Bilim insanları bu konuda araştırmalar yapmış olsalar da, sonuçlar şimdilik kesin değil.
Özellikle karanlık madde yoğunluğunun oldukça yüksek olduğuna inanılan ve dolayısıyla varlığının sinyalinin güçlü olması beklenen galaksi merkezinde bu tür aramalar yapılmıştır. Gerçekten de, orada bir gama ışını fazlalığına dair ipuçları bulunmuştur.
Buna karşılık, galaktik hale, karanlık madde yok olması sinyali arayışında nispeten daha az araştırılmış bir bölgedir. Herhangi bir sinyal, galaksi merkezindeki bir sinyalden çok daha zayıf olacaktır ve bu da ilk etapta tespit edilmesini çok daha zorlaştıracaktır. Ancak, galaksi merkezine dağılmış olduğu düşünülen milisaniye atarcaları gibi gama ışını kaynaklarıyla dolu değildir, bu da potansiyel bir sinyali daha temiz hale getirir.
Zayıflık sorununu aşmak için ise önemli bir veri setine ihtiyaç duyuldu: Fermi Geniş Alan Teleskobu tarafından toplanan 15 yıllık gözlemler. Hale o kadar loş ki, gama ışınları nispeten seyrek ve aralıklıdır. Fazlalık sinyalini ortaya çıkarabilecek istatistiksel analiz için önemli sayıda fotona ihtiyaç vardır. Ayrıca, daha büyük bir veri seti sinyal-gürültü oranını artırarak veriyi daha güvenilir hale getirebilir.
Bu veriler, galaktik haledeki Fermi balonları ve noktasal kaynaklar gibi bilinen gama ışını emisyon kaynaklarıyla karşılaştırıldı. Tüm bu bilinen kaynaklar hesaba katıldıktan sonra kalan gama ışını emisyonu bir harita halinde derlendi. Sonuç harita, 20 gigaelectronvolt'ta bir zirveye sahip, geniş, küresel, hale benzeri zayıf gama ışını emisyonu gösterdi; bu değer WIMP yok olması için öngörülen aralıkta yer alıyor. Bu kesin bir kanıt olmasa da, daha fazla araştırma gerektirecek kadar ilgi çekici.
Totani, "Eğer bu doğruysa, bildiğim kadarıyla, insanlığın ilk kez karanlık madde 'gördüğü' anlamına gelir" diyor. "Ve karanlık madde, mevcut parçacık fiziği standart modeline dahil edilmemiş yeni bir parçacık olarak ortaya çıkıyor. Bu, astronomi ve fizikte büyük bir gelişme anlamına gelir."
Ancak, bu bulgunun doğrulanması için daha çok çalışmaya ihtiyaç var. Verilerin bağımsız analizleri, başka astrofiziksel süreçlerin aynı parıltıyı üretip üretmediğini belirlemek için araştırmalar ve benzer haleler için cüce galaksiler gibi diğer ortamlarda aramalar yapılması gerekiyor. Tüm bunlar zaman alacak, muhtemelen yıllar sürecek.
Yine de, karanlık madde yok olması için öngörülen enerjilere ve şekle sahip bir gama ışını fazlalığı, yaklaşık yüz yıl önce İsviçreli astronom Fritz Zwicky tarafından ortaya atılan karanlık madde sorusuna bir cevap bulma yolunda ilginç bir adımdır. Araştırma, Kozmoloji ve Astropatrik Fizik Dergisi'nde yayınlandı.
