Galaksinin Etrafındaki Einstein Halkaları, Bir Karanlık Madde Teorisinin Doğru Olduğunu Düşündürüyor

Karanlık madde, normal maddeden beş kat daha ağır basan, galaksileri çevrelemesi beklenen varsayımsal bir maddedir. Görünmez olduğu için etkilerini görmenin tek yolu kütleçekimdir. Varlığı, galaksilerin garip dönüşünü açıklamak için önerilmişti ve var olduğu varsayıldığında, evrenin neye benzediği hakkında pek çok şeyi açıklayabilir - ancak gerçek doğası henüz ortaya çıkarılmadı. Bununla birlikte, yeni bir makale, "Einstein halkalarının" karanlık maddenin ne olduğuna dair bir ipucu verebilecek bariz işaretleri gösterdiğini savunuyor.

Eğer karanlık madde gerçekten gerçekse, araştırmacılar şiddetle iki versiyonu destekliyor. Biri WIMP'ler veya Zayıf Etkileşimli Büyük Kütleli Parçacıklar olarak adlandırılır. Bunlar, bir hidrojen atomundan onlarca hatta yüzlerce kat daha büyük parçacıklardır. Diğer seçenek, aksiyonlar tarafından oluşturulan karanlık maddeyi görür. Bu parçacıklar ölçeğin diğer ucunda, kütlesini bile kesin olarak bilmediğimiz kadar hafif bir parçacık olan nötrinodan belki 100.000 kat daha hafiftir.

WIMP'leri ve aksiyonları bulma girişimleri çok farklıdır, ancak hiçbiri henüz verimli olmadı. Araştırmacılar, bazı tuhaf kütleçekimsel etkileri inceleyerek, bir varsayımsal parçacık hakkında bazı bilgiler edinebileceklerini düşündüler. Ve kütleçekimsel mercekleme burada devreye giriyor.

Kütlesi olan her cisim uzay-zamanı büker. Ancak yeterince yoğun olanlar, bir mercek gibi davranabilecek kadar güçlü bir bükme oluşturur. Bu devasa cisimler tek yıldızlar, kara delikler, galaksiler ve hatta galaksi kümeleri olabilir. Böyle bir kütleçekimsel merceğin arkasında başka bir parlak cisim bulunursa, ışığı bozulur ve büyür. Büyük yaylar oluşturursa, buna genellikle Einstein halkası denir.

Bu yaklaşım, bilinen en uzak tek yıldızlı sistem gibi, herhangi bir teleskobun normalde izin verdiğinden daha uzaktaki cisimleri görmek için kullanılmıştır. Hong Kong Üniversitesi'ndeki gök bilimciler tarafından yönetilen bir araştırma ekibi, karanlık maddenin WIMP'lerden ya da aksiyonlardan oluşmuş olması durumunda, kütleçekimsel merceklerde farklılıklar görüp görmeyeceğimizi merak etti. Göreceğimizi düşündüler.

Kuantum mekaniği bize maddenin hem parçacık hem de dalga olmak üzere ikili bir doğası olduğunu söyler. Aksiyonlar kadar hafif bir şey için, kütleçekimsel merceklenme söz konusu olduğunda dalga doğası baskın bir etki haline gelirken, WIMP'ler için bunun tersi geçerlidir. Aksiyonlardan oluşan bir karanlık maddenin yarattığı kütleçekimsel mercek etkisi, alternatifine kıyasla gözlemlere çok daha yakındır.

Belirli bir durumda, HS 0810+2554 sisteminin bir görüntüsünde, görüntü gerçekten tuhaf bir şey gösterir. Uzaktaki bir kuasar dört kez merceklenir, ancak üçlü bir görüntüde görünür. Aksiyon modelleri bu sistemin çeşitli yönlerini yeniden üretebilir, ancak WIMP'ler yapamaz.

Yazarlar makalede, "[Dalga egemen karanlık maddenin], HS 0810+2554 gibi zorlu durumlarda bile merceklenme anormalliklerini çözme yeteneği, diğer astrofiziksel gözlemleri yeniden üretmedeki başarısıyla birlikte, dengeyi aksiyonları çağıran yeni fiziğe doğru kaydırıyor." diye sonuçlandırıyor.

Araştırma Nature Astronomy'de yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.