Şubat 2016'da, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) için çalışan bilim adamları, yerçekimi dalgalarının ilk tespitini duyurduklarında tarih yazdılar. O zamandan beri, çoklu tespitler yapıldı ve Gözlemevleri arasında - Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak gibi - bilimsel işbirlikleri benzeri görülmemiş düzeyde hassasiyet ve veri paylaşımına izin veriyor.
Bu olay sadece Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tarafından yapılan asırlık bir tahmini doğrulamakla kalmadı, aynı zamanda astronomide de bir devrime yol açtı. Kara deliklerin Evrenin “kayıp kütlesini” açıklayabileceğine inanan bazı bilim adamlarının umutlarını da arttırdı. Ne yazık ki, UC Berkeley fizikçilerinden oluşan bir ekip tarafından yapılan yeni bir çalışma, kara deliklerin uzun zamandır aranan Kara Madde kaynağı olmadığını göstermiştir.
“Tip Ia Süpernovaların Yerçekimi Lenslenmesinden Karanlık Madde Olarak Yıldız Kütleli Kompakt Nesnelerin Sınırları” adlı çalışmaları, geçtiğimiz günlerde Fiziksel İnceleme Mektupları. Çalışma, kozmoloji profesörü ve BCCP'nin eş direktörü Uros Seljak'ın desteğiyle Berkeley Kozmolojik Fizik Merkezi'nde (BCCP) Marie Curie Global Üyesi Miguel Zumalacarregu tarafından yönetildi.
Basitçe söylemek gerekirse, Karanlık Madde bugün astronomların karşı karşıya olduğu en zor ve zahmetli gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Evrendeki maddenin% 84.5'ini içermesine rağmen, şimdiye kadar onu keşfetmeye yönelik tüm girişimler başarısız oldu. Ultra hafif parçacıklardan (aksiyonlar) Zayıf Etkileşen Masif Partiküllere (WIMPS) ve Masif Kompakt Halo Nesnelerine (MACHO) kadar çok sayıda aday önerilmiştir.
Bununla birlikte, bu adaylar toplu olarak 90 derecelik bir sıraya göre değişir, bu da birkaç kuramcının birden fazla karanlık madde türü olabileceğini önererek çözmeye çalıştığıdır. Bununla birlikte, bu kökenleri için sadece kozmolojik modelleri daha da karmaşıklaştıracak farklı açıklamalar gerektirecektir. Miguel Zumalacárregui'nin UC Berkeley'in son basın açıklamasında açıkladığı gibi:
“İki tür kara delik, çok ağır ve çok hafif olanlar veya kara delikler ve yeni parçacıklar olduğunu hayal edebiliyorum. Ancak bu durumda, bileşenlerden biri diğerinden daha ağır büyüklük sıralarıdır ve karşılaştırılabilir bollukta üretilmeleri gerekir. Astrofiziksel bir şeyden gerçekten mikroskobik olan bir şeye, belki de evrendeki en hafif şeye ve açıklanması çok zor olan bir şeye gideceğiz. ”
Ekip, çalışmaları uğruna, araya giren bir kara delik varlığı ile büyütülmüş veya parlaklaştırılmış olup olmadığını belirlemek için keşfedilen en parlak süpernovaların (2014 itibariyle) 740'lık bir istatistiksel analizini gerçekleştirdi. Büyük bir nesnenin kütle çekim kuvvetinin daha uzak nesnelerden gelen ışığı büyüttüğü bu fenomen “kütleçekimsel mercekleme” olarak bilinir.
Temel olarak, Karadelikler Evrendeki baskın madde biçimi olsaydı, o zaman yerçekimsel olarak büyütülmüş süpernovalar, ilkel karadelikler nedeniyle oldukça sık meydana gelirdi. Bu varsayımsal kara delik formlarının, kütlenin onlarca veya yüzlerce Güneş Kütlesinde yoğunlaştığı ve en erken kara deliklerin oluşmasına neden olan Evrenin bazı bölümlerinde Big Bang'den sonraki ilk milisaniye içinde oluştuğuna inanılmaktadır.
Bu karadelik popülasyonunun ve herhangi bir büyük kompakt nesnenin varlığı, yeryüzüne giderken uzak nesnelerden gelen ışığı yerçekimiyle bükecek ve büyütecektir. Bu, özellikle gökbilimcilerin onlarca yıldır kozmik mesafeleri ve Evrenin genişleme oranını ölçmek için standart parlaklık kaynağı olarak kullandıkları uzak Tip Ia süpernovaları için geçerli olacaktır.
Bununla birlikte, 740 süpernova - Birlik'te 580 ve Ortak Işık Eğrisi Analizi (JLA) kataloglarında 740'ın parlaklığı ve mesafesi hakkındaki verilerin karmaşık bir istatistiksel analizini yaptıktan sonra - ekip süpernovaların sekizinin bir tarafından daha parlak olması gerektiği sonucuna vardı. tarihsel olarak gözlemlenenden yüzde onda biri. Bununla birlikte, düşük kütleli kara delikler hesaba katıldığında bile böyle bir parlaklık tespit edilmedi.
Zumalacárregui, “Bu etkiyi bir süpernova üzerinde göremezsiniz, ancak hepsini bir araya getirip tam bir Bayes analizi yaptığınızda, karanlık madde üzerinde çok güçlü kısıtlamalar koymaya başlarsınız, çünkü her süpernova sayar ve çok fazlasına sahipsiniz,” dedi Zumalacárregui.
Analizlerinden kara deliklerin Evrendeki karanlık maddenin yaklaşık% 40'ından fazlasını oluşturamayacağı sonucuna vardılar. Pantheon kataloğundan (ve daha uzak mesafelerde) 1.048 daha parlak süpernova ekledikten sonra, kısıtlamalar daha da sıkılaştı. Bu ikinci veri setiyle, orijinal analizlerinden daha düşük bir üst sınır -% 23 - elde ettiler.
Bu sonuçlar, Evrenin karanlık maddesinin hiçbirinin ağır kara deliklerden veya MACHO'lar gibi benzer büyük nesnelerden oluşmadığını düşündürmektedir. Selçak, “Standart tartışmalara geri döndük,” dedi. “Karanlık madde nedir? Gerçekten de iyi seçeneklerimiz tükeniyor. Bu gelecek nesiller için bir meydan okuma. ”
Bu çalışma, bilim adamlarının MACHO'ları ve diğer büyük nesneleri olası bir karanlık madde kaynağı olarak gördükleri 1990'ların sonlarında Selçak tarafından yapılan daha önceki araştırmalara dayanıyordu. Bununla birlikte, çalışma o sırada sadece az sayıda uzak Tip Ia süpernova bulunmuş veya mesafeleri ölçülmüş olması nedeniyle sınırlıydı.
Buna ek olarak, Karanlık Madde arayışı kısa bir süre sonra büyük nesnelerden temel parçacıklara (WIMP'ler gibi) geçti. Sonuç olarak, incelenen takip planları gerçekleşmedi. Ancak yerçekimi dalgalarının LIGO gözlemleri sayesinde, kara delikler ve karanlık madde arasındaki olası bağlantı bir kez daha ortaya çıktı ve Seljak ve Zumalacárregui'ye analizlerini yapmaları için ilham verdi.
“İlginç olan şey, LIGO etkinliğindeki kara deliklerin kütlelerinin, kara deliklerin henüz karanlık madde olarak dışlanmadığı yerdeydi” dedi Seljak. “Bu, herkesi heyecanlandıran ilginç bir tesadüfdü. Ancak bu bir tesadüfdü. ”
Karanlık Madde teorisi, Evren'deki nesnelerin görünen kütlesi ile gözlemlenen yerçekimi etkileri arasındaki tutarsızlıkları açıklamak için 1970'lerde “Görelilik Altın Çağı” sırasında resmen kabul edildi. Görünüşe göre yarım yüzyıl sonra hala bu gizemli, görünmez kütleyi bulmaya çalışıyoruz. Ancak her çalışmada, Karanlık Madde üzerinde ek kısıtlamalar getirilmekte ve olası adaylar ortadan kaldırılmaktadır.
Zamanla, bu kozmolojik gizemin kilidini açabilir ve Evrenin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini anlamaya bir adım daha yaklaşabiliriz.
