Kütle Çekim Dalgaları Karanlık Madde Avının Yeni Silahı!

Bilim insanları, kara delik birleşmelerinin yoğun karanlık madde bulutları içinde gerçekleşip gerçekleşmediğini belirlemek için yeni bir yöntem geliştirdi. Bu keşif, astronominin en büyük gizemlerinden birini incelemek için yepyeni bir kapı aralayabilir.

Lazer İnterferometre Kütleçekim Dalgası Gözlemevi (LIGO) ikiz dedektörleri tarafından gözlemlenen kütleçekim dalgaları, iki kara deliğin birleşerek daha büyük, dönen tek bir kara delik oluşturmasının son anlarında meydana geldi. Karanlık madde, normal maddeden farklı olarak elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmeyen, görünmez, varsayımsal bir madde formudur. Işığı, manyetik alanları ve elektromanyetik spektrumdaki diğer enerji biçimlerini iz bırakmadan geçebilir.

Karanlık maddenin varlığına dair tek kanıt, başka bir kuvvetle, yani kütleçekimiyle olan etkileşimidir. Gökbilimciler, kütleçekiminin uzak galaksilerin etrafında nasıl büküldüğünü gözlemleyerek, bükülme alanlarını veya merceklenmeyi açıklamak için galaksilerin kendi kütleçekimsel çekimlerinin dışında fazladan bir kuvvetin olması gerektiğini öne sürmüşlerdir. Fizikçiler, bu ekstra kuvvetin, evrendeki maddenin %85'inden fazlasını oluşturabilecek karanlık madde olduğundan şüpheleniyorlar.

Ancak karanlık maddenin tam olarak ne olduğu büyük bir tartışma konusu olup, karanlık madde parçacıklarının boyutu ve özellikleri açısından geniş bir yelpazede teoriler mevcuttur. Önerilen karanlık madde sınıflarından biri, bir elektrondan kat kat hafif kütlelere sahip hafif skaler parçacıklardan oluşur. Teorisyenler, bu tür karanlık maddenin kara deliklerin yakınında hareket ederken sadece parçacıklar gibi değil, aynı zamanda koordineli dalgalar gibi de davranması gerektiğini tahmin ediyorlar.

Karanlık madde dalgaları hızla dönen bir kara delikle temas ettiğinde, kara deliğin dönme enerjisinin karanlık maddeye aktarılabileceğini ve onu güçlendirebileceğini öngörüyorlar. Süperradyans olarak bilinen bu fenomen, dalgaları son derece yüksek karanlık madde yoğunluklarına ulaştırarak, kremayı tereyağına dönüştürmeye benzer bir etki yaratacaktır. Yeterince yüksek yoğunluklarda, diğer tüm açılardan görünmez olan hafif skaler karanlık madde, çarpışan kara deliklerden yankılanan kütleçekim dalgaları üzerinde bir iz bırakmalıdır.

Peki bu iz tam olarak neye benzerdi? Ve milyonlarca ışık yılı uzakta birleşen kara deliklerden Dünya'ya ulaşan kütleçekim dalgalarında böyle bir iz tespit edilebilir miydi? Bu soruların yanıtlarını bulmak için MIT fizikçisi Josu Aurrekoetxea ve meslektaşları, iki kara deliğin karanlık madde ortamında mı yoksa boşlukta mı çarpıştığını tahmin etmek için kütleçekim dalga formunu veya üretecekleri kütleçekim dalgalarının desenini öngören bir model geliştirdiler.

Dr. Aurrekoetxea, "Karanlık maddenin etrafımızda olduğunu biliyoruz. Etkilerini görebilmemiz için yeterince yoğun olması gerekiyor" dedi. "Kara delikler, bu yoğunluğu artırmak için bir mekanizma sağlıyor ve artık birleştiklerinde yayılan kütleçekim dalgalarını analiz ederek bunu arayabiliriz." Araştırmacılar, ilk gözlem döngüsünde kaydedilen kütleçekim dalgası sinyallerini incelediler.