Kainattaki maddenin yaklaşık yüzde seksen beşi, bilindiği kadarıyla ne ışık, ne de bilinen başka herhangi bir türde radyasyon yayınlamıyor, bu yüzden de karanlık madde olarak adlandırılıyor. Dikkate değer özelliklerinden bir başkası da diğer maddeyle yalnızca kütle çekim yoluyla etkileşmesi; örneğin hiç elektromanyetik yük taşımıyor. Karanlık maddeye aynı zamanda gizemli olduğu için de “karanlık” adı veriliyor. Atomlardan ya da onların (elektronlar ve protonlar gibi) olağan bileşenlerinden veya bilinen başka bir türde temel parçacıktan oluşmuyor.
Karanlık madde evrendeki maddenin açık ara en baskın bileşeni olduğu için dağılımı ve kütle çekimi, galaktik yapıların evrimiyle birlikte kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun dağılımını derinden etkiledi. Elbette, bağımsız olarak tamamen farklı iki kozmik yapıdan, galaksiler ve mikrodalga arka plandan elde edilen (evrenin genişleme hızı gibi) temel kozmik parametrelerin değerleri arasındaki uyum, karanlık madde için de önemli bir rol gerektiren büyük patlama modellerine güven kazandırıyor.
Yeni Bir Parçacık Türü İhtiyacı: Steril Nötrüno
Fizikçiler karanlık maddeyi açıklayabilmek için evrenin bilinen kanunlarıyla tutarlı yeni parçacık türleri hayal etmeyi denediler, ama şu ana değin hiçbiri doğrulanamadı. Yeni bir parçacık için umut veren bir ihtimal, “steril nötrino” adıyla anılan parçacık. Şu anda bilinen üç tür nötrino mevcut. Bunların hepsi maddeyle kütle çekim aracılığıyla ve zayıf kuvvet (doğadaki dört kuvvetin en zayıf olanı) aracılığıyla etkileşiyor. İlk zamanlarda hepsinin foton gibi kütlesiz olduğu düşünülüyordu, ancak yirmi yıl kadar önce fizikçiler küçük, elektondan yaklaşık bir milyon kez daha az, ama fiziğin parçacıklar için Standart Modeli’ne ölümcül bir sorun teşkil etmeye yeterli kütlelere sahip olduklarını keşfettiler. Bunun muhtemel bir çözümü, daha ağır, belki bin katı daha büyük, “steril nötrino” adı verilen bir nötrinonun varlığı olabilirdi, çünkü bu parçacık zayıf kuvvet aracılığıyla etkileşmeyecekti. Hiçbir zaman tespit edilemedi.
Chandra Arşivlerinden Ulaşılan Sonuçlar
Astronomlar, karanlık madde eğer steril nötrinolardan meydana geliyor olsaydı, bu parçacıklar arada sırada bozunduklarında tespit edilebilir bir X-ışın fotonu yayınlıyor olmaları gerektiğini fark ettiler. Yaklaşık yedi yıl önce, X-ışın astronomları karanlık maddenin yaygın olduğu galaksi kümelerinden gelen tuhaf, sönük bir X-ışın spektrum emisyonu bulunduğunu duyurdular. Bu özelliğin steril nötrinonun imzası olabileceğini öne sürdüler. Takip eden yıllarda, bu tespiti doğrulamaya veya cihazlarla ilişkili ya da astronomik olmayan diğer etkilere dayandırmaya yönelik ve farklı sonuçlarla karşılaşılan çok sayıda deneme oldu. Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden Esra Bülbül ile Francesca Civano ve meslektaşları, tanımlanması zor bu özelliği aramak için Chandra X-ışın Gözlemevi verileri üzerine kapsamlı bir arşiv çalışmasını tamamladılar. Onu bulamadılarsa da yakın zamanda yayınlanan diğer limitlerle uyumlu yeni analizleri, kabul edilen steril nötrinonun muhtemel bozunma karakterini, bazı varsayımlar altında iki kata kadar olacak şekilde daha kesin şekilde sınırlıyor, ama tamamen hükümsüz kılamıyor.
