Johns Hopkins Üniversitesi’ndeki astrofizikçiler, evrenin büyük bir kısmını oluşturan karanlık maddenin gizemine ışık tutmak için dâhiyane bir yöntem öne sürdüler. Buradaki ironi ise, doğanın bu açıklanamayan olgusunu saptamak için, bir diğer anlaşılmaz olayı kullanmaları: “hızlı radyo patlamaları” (İngilizce: Fast Radio Bursts – FRB) adı verilen gizemli kozmik yayınlar.

Physical Review Letters dergisinde çevrimiçi yayımlanan makalede, astrofizikçilerden oluşan bir ekip bu fazlasıyla parlak ve kısa süreli radyo frekanslı parlamaların, karanlık maddeyi oluşturan belirli türde eski bir karadelik hakkında ipuçları verip veremeyeceği üzerinde tartışıyorlar. John Hopkins Üniversitesi’nde lisansüstü öğrencisi olan ve aynı zamanda çalışmanın baş yazarı olan Julian Munoz; FRB’lerin, karanlık madde olduğundan kuşkulanılan belirli kütledeki kara delikleri tespit etmek için doğrudan ve özgün bir yöntem sunabileceğini söylüyor.

Munoz makaleyi, doktora sonrası araştırmacısı Ely D. Kovetz, Marc Kamionkowski, Fizik ve Astronomi profesörü William R. Kenan Jr ve JHÜ’de geçen yıl astrofizik alanında doktora çalışmasını tamamlayan Liang Dai ile birlikte yayınladı. Dai şimdilerde Princeton Gelişmiş Araştırmalar Enstitüsü’nde NASA Einstein Doktora Sonrası Araştırmacısı olarak çalışmalarına devam ediyor.

Çalışma, 2016 ilkbaharında Munoz, Kovetz, Kamionkowski ve diğer beş çalışma arkadaşı tarafından Physical Review Letters dergisinde yayımlanan başka bir makalede ön sürülen hipoteze dayanıyor. Bu makalede, 2016 yılının başlarında LIGO tarafından kara deliklerin çarpışmasının tespit edilmesinin aslında henüz keşfedilmemiş olan ama evrenin % 85’ini oluşturduğuna inanılan karanlık maddenin varlığını açığa çıkardığına dair şüphelere yer veriliyor. Önceki makalede LIGO’nun karanlık maddeyi bulmuş olduğuna dair Kamionkowski’nin “makul bir argüman” diye ifade ettiği görüşlere yer veriliyor. Çalışma başlangıç noktası olarak, LIGO tarafından tespit edilen nesnelerin aslında, sıkça kullanılan adıyla “ilksel” (başlangıçta var olan, primordiyal) kara deliklerin öngörülen kütle aralığında yer aldığı fikrini alıyor. İçe çöken yıldızlardan oluşan kara deliklerin aksine, ilksel kara deliklerin, evrenin doğumu sırasında geniş gaz kütlelerinin çökmesinden oluştuğuna inanılıyor. İlksel kara deliklerin varlığı henüz kesin olarak belirlenmedi, fakat karanlık madde bilmecesine olası bir çözüm olmadan daha önce öne sürülmüştü. Üzerlerinde araştırmak yapmak için çok az kanıt bulunduğundan, hipotez bilim insanları arasında yeterince ilgi uyandırmadı. Buna rağmen, LIGO bulguları özellikle deneyde tespit edilen nesnelerin, karanlık maddenin öngörülen kütlesiyle uyuştuğuna dair yeni bir umut ışığı yakıyor.



Ekip, ilksel kara deliklerin ne sıklıkla çift halini aldıkları ve sonunda çarpıştıklarıyla ilgili bir hesaplama yaptılar. İlksel kara deliklerin ikili yörüngelerini karakterize ettiğine inanılan boyut ve uzayan şekli hesaba katarak, bir çarpışma hızının LIGO bulgularıyla örtüştüğünü buldular. Bu argümanın anahtar noktası, LIGO’nun tespit ettiği kara deliklerin, 29 ile 36 güneş kütlesi aralığında yer alması. Yeni makale, kabaca 30 güneş kütlesine sahip kara deliklerin karanlık maddeyi oluşturduğuna dair hipotezi nasıl sınayacaklarına dair bir soruyu gündeme getiriyor.

İşte FRB’ler burada devreye giriyor. İlk defa sadece birkaç yıl önce gözlemlenmiş olan radyo frekansındaki bu ani ışıma parlamaları yoğun bir enerji yayıyor, fakat saniyenin kesirleri kadar bir sürede. Kaynakları bilinmiyor fakat Samanyolu’nun dışındaki galaksilerden geldiklerine inanılıyor. Kamionkowski’ye göre; eğer kaynakları hakkındaki kuşkular doğruysa, bu radyo dalgaları Dünya üzerinde gözlemlenmeden önce evrende çok büyük mesafeler kat edebilir, belki de bir kara deliğin civarından bile geçebilir. Einstein’ın genel görelilik kuramına göre, bu dalgaların kara delik civarından geçerken yollarından sapmaları gerekir. Eğer yeterince yakından geçerlerse, tamamıyla farklı doğrultularda giden iki ayrı ışına ayrılabilirler, böylece tek bir kaynağın iki farklı görüntüsünü oluşturabilirler.

Bu yeni makaleye göre, eğer bir kara delik 30 Güneş kütlesine sahip olursa, bu iki görüntünün birkaç milisaniye arayla Dünya’ya ulaşması gerekir. Eğer kabaca 30 Güneş kütleli ilksel kara delikler karanlık maddeler ise, herhangi bir hızlı radyo patlamasının yollarından sapması ve ardından birkaç milisaniye arayla yankılanması için bir şans var demektir.

“FRB’lerin yankılanması, karanlık maddenin incelenmesi için doğrudan bir yol. Kütle çekim dalgaları, karanlık maddenin muhtemelen kara deliklerden oluştuğuna işaret etmesine rağmen, bilinen astrofizikle çok büyük kütleli kara delikleri oluşturmanın başka yolları da var, bu nedenle birini karanlık maddeyi tespit ettiğimize dair ikna etmek oldukça zor. Ama yine de hızlı radyo patlamalarının kütle çekimsel olarak merceklenmesi, başka bir astrofiziksel olgunun yeniden oluşturmayı beceremeyeceği, oldukça özgün bir işaret taşıyor.” diye anlatıyor Munoz.

Kamionkowski ise bu tür FRB yankılanmalarının oldukça küçük olma olasılığına rağmen, eğer gerçekten karanlık madde kara deliklerden oluşuyorsa, önümüzdeki birkaç yıl içerisinde tespit edilecek birkaç bin FRB’nin bu türden yankıları olabileceğinin beklendiğini ifade ediyor.

Şimdiye kadar, 2001 yılından beri sadece 20 civarında hızlı radyo patlaması tespit edildi ve kaydedildi. Tespit etmek için ihtiyaç duyulan oldukça hassas cihazlar, hızı patlamaların bulunabileceği seviyede sınırlayarak, belirli bir anda gökyüzünde sadece çok ince dilimlere bakabilecek. Bu yıl içerisinde Kanada Hidrojen Yoğunluğu Haritalandırma Deneyi’nde kullanılmaya başlaması beklenen yeni bir teleskop, özellikle bu radyo patlamalarını görebilmek için umut vadediyor. Proje, British Columbia, McGill, Toronto üniversiteleri ve British Columbia’daki Hükümet Radyo ve Astrofizik Gözlemevi’nin (Dominion Radio Astrophysical Observatory) ortak çalışmasıyla yürütülüyor.

“Eğer işler umdukları gibi giderse, önerdiğimiz testlere başlayabilmek için yeterli sayıda FRB gözlemleyebilirler.” diye anlatıyor Kamionkowski ve sonuçların üç ile beş yıl içerisinde alınabileceği hakkında bir tahminde bulunuyor.

---

Kaynaklar:

• Can one cosmic enigma help solve another? Astrophysicists argue fast radio bursts could provide clues to dark matter http://phys.org/news/2016-08-cosmic-enigma-astrophysicists-fast-radio.html


• Lensing of Fast Radio Bursts as a Probe of Compact Dark Matter  DOI: 10.1103/PhysRevLett.117.091301


• Did LIGO Detect Dark Matter?  DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.201301

---