Yıldızlar ve galaksiler, evrenin sıradan, gözlemlenebilir maddesinin büyük bir kısmını oluşturur. Ancak on yıllardır bilim insanları, kozmik bir çatışma ile mücadele ediyor: Daha fazla madde olmalı.
Fizikçiler, erken evrende ne kadar madde bulunduğuna dair iyi tahminlere sahiptir. Big Bang'den kısa bir süre sonra, evrendeki tüm maddelerin yaklaşık %83'ü görünmez karanlık maddeden oluşuyordu ve sıradan madde geri kalanını oluşturuyordu. Yine de, bu tahminler günümüzde yıldızlar ve galaksilerde görülen sıradan madde miktarını aşıyor. O halde, kaybolan sıradan madde nereye gitti?
Şimdi MIT bilim insanları, CHIME/FRB İşbirliği'nin bir parçası olarak, galaksiler arasındaki geniş boşlukta kaybolan maddeyi ortaya çıkarmak için uzak radyo sinyallerini kullanıyor. Ekip, galaksilerin konumlarını hızlı radyo patlamalarının tespitleriyle birleştirerek kaybolan maddeyi aramak için yeni bir yöntem geliştirdi.
Hızlı radyo patlaması (FRB), uzak evrendeki son derece enerjik olaylar tarafından yayılan ultrabright, milisaniyelik radyo dalgalarının bir parıltısıdır. Uzayda yol alırken, hızlı radyo patlamasından gelen sinyal zaman içinde uzatılır veya "dağılır". Geçtiği kaybolan madde miktarı arttıkça, sinyal daha fazla dağılır.
MIT liderliğindeki ekip, Dünya'da tespit edilen binlerce FRB sinyalinin maruz kaldığı dağılma derecesini ölçtü. Ardından, her FRB dağılmasını evrendeki galaksilerin konumlarıyla karşılaştırarak, bir FRB'nin dağılmasının ne kadarının galaksi maddesinden, ne kadarının diğer kaybolan maddeden kaynaklandığını belirledi.
Yeni yöntem, yalnızca kaybolan maddenin var olup olmadığını değil, aynı zamanda nerede bulunduğunu da ortaya koydu. Özellikle, araştırmacılar bunun galaksi gruplarını çevreleyen çok dağınık bulutlarda bulunduğunu keşfetti. Bu bulutlar, galaksilerden uzanarak, bilim insanlarının tahmin ettiğinden çok daha uzak mesafelere kadar uzanıyor.
“Genel olarak, daha fazla galaksi olan yerlerde, etraflarında daha fazla kaybolan madde olma eğilimi görüyoruz,” diyor MIT'nin Kavli Astrofizik ve Uzay Araştırmaları Enstitüsü'nde yüksek lisans öğrencisi olan Haochen Wang.
Sonuçlar, bugün Physical Review Letters dergisinde bildirildiği üzere, maddenin bir galaksinin dışına kara delik jetleri, patlayan yıldızlar ve galaksinin içindeki diğer son derece enerjik süreçler aracılığıyla fırlatıldığı fikrini destekliyor. Dahası, bulgular bu tür süreçlerin bilim insanlarının düşündüğünden daha enerjik olduğunu öne sürüyor.
“Kaybolan maddeyi daha büyük ölçeklere iten bir şey buluyoruz,” diyor MIT'de fizik doçenti Kiyoshi Masui. “Bu ölçümler, yıldız aktivitesinin ve kara deliklerden gelen aktivitenin tahmin edilenden daha güçlü ve çok daha şiddetli olduğunu gösteriyor.”
Masui ve Wang, MIT'den Shion Andrew, Adam Lanman, Kenzie Nimmo ve Ryan Raikman ile birlikte yeni çalışmanın ortak yazarlarıdır ve CHIME/FRB İşbirliği'nin bir parçası olarak birçok diğer kuruluştan işbirlikçileri bulunmaktadır.
Maddenin şekli
Evrenin gözlemlenebilir sıradan maddesinin büyük çoğunluğu baryonlardan oluşur — protonlar ve nötronlar dahil olmak üzere atomun kütlesinin çoğunu oluşturan bir tür altatomik parçacık. Bilim insanları, erken evrende bu “baryonik” maddenin yalnızca %17'sinin bulunduğunu tahmin ediyor.
O erken madde, bugün gördüğümüz her önemli şeyin, gezegenler, yıldızlar ve galaksilerden, kendi bedenlerimize kadar, şekillendirilmesine neden oldu. Ancak bilim insanları, bu maddenin tam olarak toplamda eşleşmediğini fark ettiler. Tüm yıldızların, galaksilerin ve galaktik bulutların toplam kütlesi, erken evrende var olan baryonik maddenin yaklaşık onda biri kadardır. Daha fazla madde olmalı, muhtemelen galaksiler arasındaki boşluklarda. Ancak evren çok geniş. Herhangi bir kalıntı madde muhtemelen son derece düşük yoğunluklarda, yaklaşık bir metreküp başına bir proton kadar, var olduğundan, tespit edilmesi son derece zor.
Ancak son zamanlarda, Mas
