Kozmik kaynaklı elektron fazlalığı karanlık maddeye mi işaret ediyor? Antarktika’da yapılan ve NASA’nın desteklediği yüksek irtifa balon deneyinde (Advanced Thin Ionization Calorimeter – ATIC) kozmik mikrodalga fon ışınımından ayrı bir kaynaktan gelen yüksek enerjili elektronlar keşfedildi. Araştırmacılar bulguların uzun süredir aranan karanlık madde üzerine ışık tutacağını tahmin ediyorlar.
Kozmolojide günümüzün en büyük problemlerinden biri olan ve evrendeki tüm maddenin %22’sini oluşturduğu bilinen karanlık madde, ismindeki karanlık sıfatını şu ana kadar açıklanamamasına borçlu. Dev galaksileri bir arada tutan ve normal madde (proton, elektron gibi bildiğimiz parçacıklardan oluşan) ile etkileşime girmeyen karanlık maddenin varlığı, kütle çekim alanı ile etkileşimi sonucu gözlenebiliyor. Mevcut yöntemlerde doğrudan gözlenemeyen karanlık maddenin ne olduğuna dair araştırmacılar WIMP (weakly interacting massive particles – zayıf etkileşen devasa parçacıklar) veya axionlar gibi egzotik parçacıklar öneriyorlar. Etkileşimlerinin zayıf olması sebebiyle karanlık madde adayları araştırmalarında uzun süredir somut adımlar atılamıyor.
ATIC deneyi sonucunda araştırmacılar, Güneş’ten 3000 ışık yılı ötede bir kaynaktan gelen 300 milyar elektron volt (1 elektron volt = 1 elektronun 1 Volt gerilim ile kazandığı enerji) ile 800 milyar elektron volt arasında birden artan elektron sayısının, bu çok yüksek enerjilerde şu ana kadar karşılaşılmamış olan karanlık madde bozunmasına işaret edebileceği düşünüyorlar.
ATIC yüksek enerjili elektron sayımı (Credit: J. Chang et al.)
Louisiana State Üniversitesi’nden ATIC’in baş yürütücüsü John Wefel, “Bu elektron fazlalığını kozmik ışınlar için geliştirilmiş standart anlayışla açıklamak mümkün değil. Bu hızlı parçacıkları bize nispeten yakın bir kaynak üretiyor olmalı” diyor.
Evrenin oluşumunun izleri olarak da bilinen Kozmik Arka Fon Dalga Işınımını (CMB) oluşturan hızlandırılmış parçacıklar, uzayda ilerlerken, enerjileriyle doğru orantılı olarak bir enerji kaybına uğrarlar. ATIC ile ölçülen enerji seviyeleri ise parçacıkların kozmik kaynaklı olamayacakları, daha yakın bir kaynaktan gelmesi gerektiği öngörülüyor.
Teoriler tarafından karanlık maddenin bozunması sonucunda bir çok yüksek enerjili elektron, pozitron (artı yüklü elektron –anti elektron), gama ışınının oluşacağı öngörülüyor. ATIC’in gözlediği bu yüksek enerjili elektronların, karanlık madde adaylarından WIMP ailesinden ve kütlesine eşdeğer 650 milyar elektron volt enerjide bulunan egzotik Kaluza – Klein parçacığı olabileceğinden şüpheleniliyor. Bu parçacık türlerini ortaya atan teorilerde uzayın gözlediğimiz 4 boyutunun (3 uzay boyutu + 1 zaman boyutu) dışında ekstra boyutlarının olduğu belirtiliyor.
Geçtiğimiz günlerde diğer bir karanlık madde araştırma grubu olan PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-Nuclie Astrophysics) araştırmacıları da 100 milyar elektron volt enerji değerlerinde tespit ettikleri pozitron fazlalığını olası bir karanlık madde bozunmasıyla ilişkilendirmişlerdi. ATIC araştırmacıları bulgularının her ne kadar farklı enerji aralıklarında olsalar da PAMELA ekibinin bulgularıyla örtüştüğünü belirtiyorlar.
Araştırmacılar bahsedilen yüksek enerjili elektronların karanlık madde dışında, şu ana kadar o bölgede keşfedilmemiş bir pulsardan da kaynaklanabileceğini sözlerine ekliyorlar. Büyük kütleli yıldızların ölümü sonucu oluşan ve çevresinde çok yüksek manyetik alanlara sahip pulsarlar da elektronları bu yüksek enerjilere çıkarmış olabilir. Fakat tüm bunlara neden olabilecek Güneş sistemine bu kadar yakın çok az gök cismi bulunuyor.
2008 yılı içerisinde uzaya gönderilen ve yakın zamanda aktif çalışmalara başlayan Fermi Uzay teleskobunun yapacağı detaylı araştırmalarla daha tatmin edici sonuçlar alacağına inanan araştırmacılar, 2009 yılı içerisinde bu yüksek enerjili parçacık kaynaklarının doğasını çözeceklerini belirtiyorlar.
