Erken Evrende Karanlık Maddenin Ultra-Rölativistik Ayrışmasına Dair Yeni Bir Model Geliştirildi

Ocak 2026'da prestijli Physical Review Letters dergisinde yayımlanan bilimsel bir çalışma, karanlık maddenin oluşumuna dair köklü kozmolojik varsayımları kökten değiştirecek yeni bir perspektif sundu. Minnesota Üniversitesi (Twin Cities) ve Paris-Saclay Üniversitesi'nden araştırmacıların ortaklaşa yürüttüğü çalışma, karanlık maddenin erken evreden ultra-rölativistik, yani son derece yüksek enerjili ve "sıcak" bir durumda ayrılmış olabileceğini öne sürüyor. Geliştirilen bu yeni modele göre, söz konusu madde başlangıçtaki bu aşırı sıcaklığına rağmen, evrenin genişleme sürecinde soğuk karanlık maddenin oluşumu için gereken kritik sıcaklık seviyelerine zamanında ulaşmayı başarmıştır.

Bu araştırma, karanlık maddenin post-enflasyonist yeniden ısınma döneminde "donma" anında mutlaka soğuk olması gerektiğine dair uzun süredir kabul gören temel postulatı tartışmaya açıyor. Tarihsel olarak, düşük kütleli nötrinolara benzeyen sıcak karanlık maddenin, evrenin büyük ölçekli yapılarının oluşumunu baskıladığı ve bu nedenle kozmik evrimle çeliştiği düşünülmekteydi. Minnesota Üniversitesi'nden Profesör Keith Olive, yapısal evrimin bu tür bir kısıtlama nedeniyle engellenebileceğine dair geçmişteki çalışmalarında defalarca önemli uyarılarda bulunmuş ve bu sınırlamaların altını çizmişti.

Çalışmanın başyazarı olan Minnesota Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu'ndan doktora öğrencisi Steven Henrich, karanlık maddenin kütleçekimsel yapı oluşumu için soğuk bir faza ihtiyaç duyduğunu doğrulamakla birlikte, bu durumun başlangıçtaki ayrılma anında geçerli olması zorunluluğunu reddettiklerini belirtti. Araştırma ekibi, enflasyon sonrası yüksek enerji dönemindeki karanlık madde üretim mekanizmalarını titizlikle analiz etti. Elde edilen bulgular, ultra-rölativistik ayrışmanın, kozmik yapılar şekillenmeye başlamadan önce maddenin soğuması için yeterli zamanı sağladığını ve mevcut tüm gözlemsel kısıtlamaları başarıyla karşıladığını ortaya koydu.

Paris-Saclay Üniversitesi'nden Profesör Yann Mambrini, bu çalışmanın Büyük Patlama'ya son derece yakın bir zaman dilimine ışık tuttuğunu ve karanlık maddenin doğasını evrenin yeniden ısınma fiziğiyle doğrudan ilişkilendirdiğini vurguladı. Teorik hesaplamalar, kütlesi birkaç bin elektronvolttan (eV) fazla olan karanlık maddenin, kozmik yapıların büyüme evresine kadar yaklaşık bir elektronvolt seviyesine kadar soğuyabileceğini göstermektedir. Bu sonuçlar, galaksi haritalama çalışmaları ve kozmik mikrodalga arka plan ışıması ölçümlerinden elde edilen verilerle tam bir uyum sergilerken, WIMP ve FIMP gibi karanlık madde modelleri için öngörülen parametre alanını önemli ölçüde genişletmektedir.

Avrupa Birliği'nin "Horizon 2020" programı kapsamında Marie Skłodowska-Curie hibesiyle desteklenen bu önemli teorik başarı, şimdi deneysel doğrulama aşamasına geçmeye hazırlanıyor. Araştırmacılar, ultra-rölativistik ayrışma hipotezini test etmek amacıyla parçacık hızlandırıcılar, yeraltı saçılma deneyleri ve gelişmiş astrofiziksel gözlem araçlarını kullanmayı planlıyor. Bu çalışma, erken evrenin kaotik yeniden ısınma döneminin, karanlık maddenin nihai özelliklerini belirlemede daha önce tahmin edilenden çok daha merkezi bir rol oynadığını kanıtlayarak modern kozmolojiye daha esnek ve kapsamlı bir bakış açısı kazandırıyor.