Cihanın en gizemli bileşenlerinden biri olan karanlık madde, yıllardır astrofizikçilerin çözmeye çalıştığı en büyük bilmecelerden biri olmayı sürdürüyor. Görülemeyen lakin galaksilerin hareketleri üzerindeki tesiriyle varlığı dolaylı olarak kanıtlanan bu unsur, cihandaki toplam hususun yaklaşık yüzde 85’ini oluşturuyor. Benzeri biçimde, son derece hafif ve neredeyse hiç etkileşime girmeyen nötrinolar da kainatın erken devirlerinden beri kozmik yapının şekillenmesinde rol oynuyor. Mevcut standart kozmoloji modeli, bu iki gizemli bileşenin birbirinden büsbütün bağımsız olduğunu varsayıyor. Fakat Nature Astronomy’de yayımlanan yeni bir araştırma, bu yerleşik kabule önemli bir meydan okuma getiriyor.

Polonya Ulusal Nükleer Araştırma Merkezi öncülüğünde, Sheffield ve Hawaii Üniversiteleri ile Çin’den çeşitli kurumların katkısıyla yürütülen çalışma, karanlık unsur ile nötrinolar arasında zayıf da olsa bir etkileşim olabileceğine dair güçlü ispatlar sunuyor. Araştırmacılara nazaran bu küçük momentum alışverişi, sırf parçacık fiziği açısından değil, kainatın nasıl bu biçimde oluştuğunu anlamak açısından da kritik bir rol oynayabilir.

Kozmolojinin Uzun Müddettir Çözemediği S8 Tansiyonu Mercek Altında

Bu çalışmanın merkezinde, kozmolojide bir müddettir tartışma konusu olan “S8 gerilimi” yer alıyor. Büyük Patlama’dan kalan kozmik mikrodalga art plan ışıması üzerinden yapılan ölçümler, kozmosun vakitle çok daha kümelenmiş, yani galaksilerin daha ağır yapılar oluşturmuş olması gerektiğini söylüyor. Fakat günümüz kozmosuna baktığımızda, husus dağılımının bu iddialara kıyasla daha homojen olduğu görülüyor.

Araştırma grubu, Planck uydusu ve Atacama Kozmoloji Teleskobu’ndan alınan erken cihan bilgilerini, geç cihan gözlemleriyle birleştirerek bu farkın kaynağını inceledi. Elde edilen sonuçlar, yaklaşık üç sigma düzeyinde istatistiksel mana taşıyan bir etkileşime işaret ediyor. Bu müşahedelere nazaran, karanlık husus ile nötrinolar ortasındaki yaklaşık 10⁻⁴ büyüklüğündeki zayıf bir etkileşim, kainattaki unsur yoğunluklarının vakitle beklenenden daha az artmasına neden olmuş olabilir.

Çalışmanın muharrirlerinden Dr. Eleonora Di Valentino, bu bulgunun değerini şöyle özetliyor: “Karanlık husus ile nötrinoların etkileşime girmesi, erken cihan ile bugünkü müşahedeler ortasındaki farkı açıklamak için güçlü bir aday sunuyor.” Bu yaklaşım, Einstein’ın Genel Görelilik teorisine dayanan standart kozmoloji modelinde kıymetli bir revizyon manasına gelebilir.

Milyarlarca Yıllık Kozmik Tarih Simülasyonlarla Tahlil Edildi

Çalışmanın başyazarı Dr. Lei Zu, bu etkileşimi ortaya çıkarabilmek için alışılmış metotların ötesine geçmek zorunda kaldıklarını belirtiyor. Araştırmada, doğrusal olmayan kozmik bozulmaları incelemek için 200’den fazla N-cisim simülasyonu kullanıldı. Buna ek olarak, makine tahsili tabanlı modeller sayesinde, bu zayıf tesirin kozmosun farklı periyotlarında husus dağılımını nasıl etkilediği hesaplandı.

Araştırmacılara nazaran karanlık madde-nötrino etkileşimi, galaksi oluşumunu baskılayan bir “sürtünme” tesiri yaratarak kozmosun bugünkü daha az kesimli yapısını açıklayabilir. Çalışmanın ortak muharrirlerinden Dr. William Giarè, bu sonucun doğrulanması hâlinde parçacık fiziği için de somut bir yol haritası sunacağını vurguluyor. Giarè’ye nazaran bu bulgu, laboratuvar deneylerinde karanlık hususun hangi özelliklerinin aranması gerektiğine dair kıymetli ipuçları sağlayabilir.

Araştırma takımı, bu etkileşimin katılığının önümüzdeki yıllarda yapılacak müşahedelerle test edilebileceğini söylüyor. Vera C. Rubin Gözlemevi ve Çin Uzay İstasyonu Teleskobu gibi yeni kuşak teleskoplardan elde edilecek datalar, karanlık unsur ile nötrinolar ortasındaki bu muhtemel bağın ya doğrulanmasını ya da büsbütün dışlanmasını sağlayacak. Şayet sonuçlar teyit edilirse, bu keşif kozmosun temel bileşenlerini manaya yolunda atılmış en kıymetli adımlardan biri olabilir.