editor
Aşırı hızlı dönen nötron yıldızları, evrende en çok aranan parçacıklardan biri olan aksiyonları üretiyor olabilir.
Bu temel parçacıklara aksiyon denir ve şu ana kadar yalnızca teorik olarak var oldukları düşünülmektedir. Ancak, onları keşfetmeyi başarırsak, evrendeki en büyük sorunlardan bazılarını çözebiliriz; bunlar arasında en az bir tür karanlık maddenin kimliğini açıklamak da yer alıyor.
Hızla dönen bu yıldızlar, aksiyonları o kadar etkili bir şekilde yakalamalı ki, bu zor tespit edilen parçacıklar yeterli miktarda birikerek nihayet keşfedilebilir hale gelebilir. Bu da bize aksiyonların kütlesi gibi özellikleri hakkında önemli ipuçları sunacaktır.
Astronomlar, aksiyonların varlığını fizikçilerin 1970’lerde öne sürmesinden bu yana ipuçları arıyorlar. Nötrinolar gibi aksiyonların da diğer maddeyle zayıf bir şekilde etkileştiği düşünülüyor, bu da onların tespit edilmesini zorlaştırıyor.
Ancak belirli bir kütle aralığında oldukları takdirde, karanlık madde gibi davranmaları bekleniyor; yani, evrendeki normal madde miktarına dayalı olarak açıklanamayan güçlü kütleçekimsel etkilere katkıda bulunuyorlar.
Teorik olarak aksiyonlar, yeterince güçlü bir manyetik alanın varlığında kolayca foton çiftlerine dönüşmelidir, bu da onları görünür hale getirir. Güçlü bir manyetik alan yakınında kaynağı belirlenemeyen fazla ışık, aksiyonların bozunmasına işaret edebilir.
Nötron yıldızları son derece güçlü manyetik alanlara sahiptir. Bu yıldızlar, süpernova ile patlayan ve şehir boyutunda tek bir atom çekirdeği gibi davranacak kadar yoğun, sıcak kütleler halinde çöken dev yıldızların çekirdekleridir.
Bu nesnelerden yayılan manyetik alan, Dünya’nınkinden trilyonlarca kat daha güçlüdür; eğer nötron yıldızının diğer özellikleri sizi öldürmezse, bu manyetik alan fazlasıyla yeterli olurdu.
Bir pulsar, ekstra bir özelliğe sahip bir nötron yıldızıdır: İnanılmaz derecede yüksek hızlarda döner, çoğunlukla milisaniye ölçeğinde. Bu sırada, kutuplarından güçlü radyo dalgaları yayıldığı için uzayda kozmik bir deniz feneri gibi ışık saçar. Bu dönüş, nötron yıldızının manyetik alanının gücünü de artırıyor gibi görünmektedir.
Amsterdam Üniversitesi’nden fizikçi Dion Noordhuis ve meslektaşları, geçen yıl yayımladıkları bir çalışmada, hızla dönen bu yıldızların her dakika 50 basamaklı bir sayıda aksiyon üretebildiğini buldu. Bu aksiyonlar yıldızdan kaçarken manyetik alandan geçip fotonlara dönüşerek pulsarı beklenenden biraz daha parlak hale getirebilir.
Bir dizi pulsar üzerinde yapılan analizde, ekstra ışık tespit edilemedi. Bu, bu varsayımsal parçacıkların var olmadığını değil, eğer varsa ürettikleri sinyalin daha sıkı sınırlamalara sahip olduğunu gösteriyor.
Yıldızın aşırı yerçekimiyle yakalanan aksiyonların da bir sinyal üretmesi gerekiyor; son araştırmaları sürdüren yeni bir makaleye göre, bu aksiyonlar, milyonlarca yıl ölçeğinde, pulsarın ömrü boyunca yıldızın yüzeyinde zayıf, bulanık bir katman oluşturacak şekilde birikebilir.
Ekip, bu aksiyon bulutlarının – eğer varsa – nötron yıldızları için normal olması gerektiğini, yani çoğu veya tüm nötron yıldızlarında bulunmaları gerektiğini analiz etti. Bu bulutların, yerel karanlık madde yoğunluğunun 20 katı kadar yoğun olması gerektiği düşünülüyor, bu da fotonların kaçmasıyla tespit edilebilir bir imza üretmeleri gerektiği anlamına geliyor.
Bu imzanın neye benzeyeceği tam olarak bilinmiyor, ancak ekip iki ana olasılık sundu. Birincisi, aksiyonun kütlesine karşılık gelen bir frekansta, pulsarın radyo spektrumunda dar bir çizgi şeklinde sürekli bir sinyaldir. Bu kütlenin ne olduğunu bilmiyoruz, ancak spektrumda çizginin yokluğu bu kütleyi daraltabilir.
Diğer olasılık ise nötron yıldızının ömrünün sonuna gelmesi, yani radyasyon yaymayı bıraktığı anda bir ışık patlamasıdır. Bu sürecin doğal olarak trilyonlarca yıl sürmesi bekleniyor; evrenin yaşı bunu gözlemlemek için yeterli değil, bu yüzden sürekli sinyal en iyi seçenek olarak görülüyor.
Ekstra ışık gibi, araştırmacılar yakınlardaki pulsarlarda nötron yıldızı aksiyon bulutuna dair bir kanıt bulamadı. Ancak bu yokluk, aksiyon kütlesi üzerinde belirli bir aralıkta bugüne kadarki en güçlü kısıtlamaların oluşturulmasına olanak tanıdı ve aksiyonların karanlık madde olduğu varsayımına dayanılmadı.
Bu araştırma, gelecekte yapılacak araştırmalar için yeni yollar açarak, bu gizemli ve zor tespit edilen parçacığın özelliklerini anlamamıza katkı sağlayacak yöntemler geliştirmemize olanak tanıyor.
