Astronomlardan Samanyolu Çevresinde Karanlık Madde Yok Oluşumuna İşaret Eden Gama Işını Halosu Tespiti

Gökbilimciler, Samanyolu Galaksisi'ni çevreleyen belirgin, hale benzer bir gama ışını yapısının tespit edildiğini duyurdu. Bu bulgu, karanlık madde adaylarının önde gelenlerinden biri olan Zayıf Etkileşimli Büyük Parçacıkların (WIMP'ler) yok olmasından kaynaklandığını kuvvetle düşündürüyor. Tokyo Üniversitesi'nden Profesör Tomonori Totani liderliğindeki bu analizde, NASA'nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu tarafından 2008 ile 2023 yılları arasında toplanan kapsamlı 15 yıllık veri seti kullanıldı. Gözlemlenen sinyal, tam olarak 20 gigaelektronvolt (GeV) enerji seviyesinde belirgin bir tepe noktası sergiliyor; bu özellik, WIMP yok oluşumundan kaynaklanan gama ışını emisyonuna ilişkin teorik tahminlerle yakından örtüşmektedir.

Bu potansiyel gözlemin önemi, ölçülen yoğunluğu ve konumu nedeniyle daha da artmaktadır. Galaktik haloda bildirilen gama ışını fazlalığının, daha önce tespit edilen Galaktik Merkez yakınındaki fazlalıktan on kat daha güçlü olduğu belirtiliyor. Evrenin madde içeriğinin tahmini yüzde 84'ünü oluşturan karanlık madde, parçacıkları elektromanyetik olarak etkileşime girmediği için geleneksel yöntemlerle tespit edilemez durumda. Dolayısıyla, bu gama ışını imzası, bu zor tespit edilen bileşenin potansiyel ilk doğrudan gözlemi anlamına geliyor.

Profesör Totani, yorumun doğruluğu halinde, bunun insanlığın karanlık maddeyi ilk kez 'gördüğü' anı işaret ettiğini ve yerleşik Parçacık Fiziği Standart Modelinin dışındaki temel bir parçacığın varlığını ima ettiğini öne sürüyor. Bu WIMP'ler için ima edilen kütle, teorik beklentilerle tutarlı olarak, bir protonun kütlesinin yaklaşık 500 katı olarak tahmin edilmektedir. Bu keşif, evrenin en büyük gizemlerinden birine ışık tutma potansiyeli taşıyor.

Bilim camiası, karmaşık astrofiziksel arka plan gürültüsünden bu tür sinyalleri izole etmenin doğasında var olan zorluk nedeniyle temkinli bir inceleme pozisyonunu sürdürüyor. Johns Hopkins Üniversitesi'nden Profesör Joe Silk, emisyonun, galaksinin merkezi kara deliğinin geçmiş faaliyetlerinden kaynaklanan 'Fermi kabarcıkları' ile ilgili olabilecek, açıklanamayan bir astrofiziksel süreçten kaynaklanabileceğini belirtmiştir. Leibniz Astrofizik Enstitüsü'nden Dr. Moorts Muru, nitelikli destek sunarak, bilinen yıldız nesnelerinin tipik olarak bu kadar yüksek enerji seviyelerinde radyasyon yaymadığını gözlemlemiş, ancak bulgunun henüz kesin kanıt teşkil etmediğini vurgulamıştır. Bu yeni sinyal, 2009'dan beri Galaktik Merkez yakınında ilk kez not edilen ve kendisi de çözülmemiş bir anomali olmaya devam eden gama ışını fazlalığından farklıdır.

Kozmoloji ve Astrofizik Dergisi'nde yayımlanan araştırma, kalıntı hal bileşenini izole etmek amacıyla kozmik ışınlar ve yıldızlararası gaz etkileşimleri de dahil olmak üzere bilinen kaynakların titizlikle modellenmesini ve çıkarılmasını içeriyordu. Bağımsız doğrulama ihtiyacı büyük önem taşımaktadır; araştırmacılar şimdi, WIMP yok oluşum hipotezini test etmek için daha temiz arka planlar sunan Samanyolu'nun cüce galaksileri gibi karanlık maddenin yoğun olduğu diğer ortamlarda da aynı 20-GeV imzasını tespit etmeye odaklanacaklar.

Gelecekteki gözlemsel yetenekler, özellikle Cherenkov Teleskop Dizisi (CTA), bu konuda kilit rol oynaması beklenmektedir. CTA'nın, yüksek enerjili gama ışını spektrumunda benzeri görülmemiş enerji çözünürlüğü ve hassasiyet sağlaması ve potansiyel olarak çoklu-TeV aralığında karanlık madde tespit sınırlarını bir büyüklük derecesi kadar ilerletmesi öngörülmektedir. Bu, teorik modeller ile deneysel gözlemler arasındaki köprüyü kurma yolunda atılmış önemli bir adım olarak görülmektedir.