Fizik ve Astronomi Yardımcı Doçenti Cosmin Ilie ve 2024 mezunu Richard Casey; Teksas Üniversitesi’nden Katherine Freese ve Martin Winkler tarafından öne sürülen bir fikri inceledi. Bu fikir, karanlık maddenin evrenin oluşumundan kısa bir süre sonra, ayrı bir “Karanlık Büyük Patlama” sonucunda ortaya çıkmış olabileceğini öne sürüyor.
Genel kabul gören teoriye göre, evreni dolduran tüm madde (karanlık madde dâhil), Büyük Patlama adı verilen tek bir büyük olayla ortaya çıktı. Bu, kozmik enflasyon döneminin sonuna, yani evrenin hızlı genişleme evresini yönlendiren vakum enerjisinin sıcak bir radyasyon ve parçacık plazmasına dönüştüğü ana denk gelir.
Evrenin enerji yoğunluğunun yaklaşık %25’ini oluşturan karanlık maddenin kökeni ve doğası, kozmolojideki en büyük gizemlerden biridir. Karanlık madde henüz doğrudan tespit edilememiş olsa da galaktik ve galaksiler arası ölçeklerdeki kütle çekimsel etkileri güçlü bir şekilde doğrulanmıştır. Ayrıca, karanlık madde, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunda (CMB) gözlemlenebilir izler bırakmaktadır.
Freese ve Winkler, 2023 yılında, karanlık maddenin sıradan maddeden farklı olarak, Büyük Patlama’dan aylar sonra gerçekleşmiş ayrı bir patlama sonucunda oluşmuş olabileceği fikrini öne sürdü. Bu modele göre, karanlık madde parçacıkları yalnızca Karanlık Sektör ile etkileşime giren ve başlangıçta yanlış bir metastabil vakum durumunda hapsolmuş bir kuantum alanının bozunması yoluyla üretilmiştir.
Ilie ve Casey’nin son çalışması, mevcut deneysel verilerle uyumlu bu “Karanlık Büyük Patlama” modelinin tüm olası senaryolarını incelemiş ve geliştirmiştir. Özellikle, çalışmaları daha önce keşfedilmemiş bir dizi parametreyi ortaya koyarak, karanlık maddenin kökenini açıklama potansiyeli taşımaktadır.
Ayrıca, bu senaryoların gözlemlenebilir sonuçlarını inceleyen çalışma, özellikle gelecekteki deneylerle tespit edilebilecek kütle çekim dalgalarının oluşumunu da değerlendirmiştir.
“Karanlık Büyük Patlama tarafından üretilen kütle çekim dalgalarının tespiti, bu yeni teoriye dair kritik kanıtlar sağlayabilir” diyen Ilie, “Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi (IPTA) ve Square Kilometer Array (SKA) gibi deneyler sayesinde bu modeli eşi benzeri görülmemiş bir hassasiyetle test edebiliriz” ifadesini kullanmıştır.
NANOGrav iş birliği tarafından 2023 yılında tespit edilen arka plan kütle çekim dalgalarının, Karanlık Büyük Patlama’nın bir gerçekleşmesi ile bağlantılı olabileceği öne sürülmüştür. Gelecekteki deneyler daha hassas ölçümler sağladıkça, bu çalışmanın bulguları modelin parametrelerini daha iyi tanımlamaya ve Karanlık Büyük Patlama’yı karanlık maddenin gerçek kökeni olarak doğrulamaya yardımcı olabilir.
Bu keşiflerin etkisi yalnızca karanlık maddeyle sınırlı kalmayıp, evrenin erken tarihine ve onun evrimini şekillendiren kuvvetlere dair yeni bir bakış açısı sunabilir. Karanlık madde ve onun kökenine dair gizemleri çözme çabası, modern kozmolojinin ön saflarındaki araştırmaları yönlendirmeye devam etmektedir.
Kaynaklar
1. Katherine Freese, Martin Wolfgang Winkler. Dark matter and gravitational waves from a dark big bang. Physical Review D, 2023; 107 (8) DOI: 10.1103/PhysRevD.107.083522
2. Richard Casey, Cosmin Ilie. Dark sector tunneling field potentials for a dark big bang. Physical Review D, 2024; 110 (10) DOI: 10.1103/PhysRevD.110.103522
Not: Referans verilen çalışmalara dayanana bu haber, şu siteden tercüme edilmiştir: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241118125327.htm