(Sanatçının gözünden Dünya’nın yüksek atmosferine giren kozmik ışınlar.
Telif Hakkı: Simon Swordy, Chicago Üniversitesi)
Uluslararası bir araştırma ekibi Dünya’yı bombardıman eden gereğinden çok fazla miktarda yüksek enerjili elektronlar keşfetti. Bu kozmik ışınların kaynağı ise henüz bilinmiyor. Fakat bilimadamları ışınların kaynağının Güneş sistemine çok yakın olduğunu ve muhtemelen karanlık maddeden oluştuğunu düşünüyor.
Uluslararası bir araştırma ekibi Dünya’yı bombardıman eden gereğinden çok fazla miktarda yüksek enerjili elektronlar keşfetti. Bu kozmik ışınların kaynağı ise henüz bilinmiyor. Fakat bilimadamları ışınların kaynağının Güneş sistemine çok yakın olduğunu ve muhtemelen karanlık maddeden oluştuğunu düşünüyor. Sonuçlar Nature dergisinin 20 Kasım sayısında yayımlandı.
Louisiana Eyaleti Üniversitesi’nden John Wefel bunun büyük bir keşif olduğunu söylüyor. ” İlk kez genel gökada arkaplanının dışında farklı bir kaynaktan gelen kozmik ışınları gözlemliyoruz.”
Gökada kozmik ışınları süpernova patlamaları ve diğer şiddetli olaylardan fırlatılan ışık hızına yakın hızlara ivmelendirilmiş atom altı parçacıklardır. Bunlar Güneş Sistemi’ne her yönden giren yüksek enerjili parçacıklardan bir sis oluşturarak Samanyolu’na akın ederler. Kozmik ışınlar genellikle protonlardan ve elektron ve fotonlar tarafından sarmalanmış atom çekirdeklerinden oluşur.
Wefel ve meslektaşları en güçlü v en ilginç kozmik ışınlar üzerinde çalışmak için son sekiz yılını stratosferin Antartika üzerindeki kısmına balonlar yollayarak harcadı. Her seferinde balonların taşıdığı yük NASA tarafından finanse edilmiş ATIC (Advanced Thin İonization Calorimeter-Gelişmiş İnce İyonlaşma Kalorimetresi) adında bir kozmik dedektördü. Ekip ATIC’in her zamanki parçacık karışımını ,proton ve iyonlar, saptayacağını tahmin ediyordu fakat karışımda fazladan bir şeyler vardı; bol miktarda yüksek enerjili elektronlar.
Wefel bunu şuna benzetiyor: Otobanda giderken aile arabaları sedanları, kamyonetleri ve tırları görüyorsunuz fakat aniden bir sürü Lamborghini akın ediyor normal trafiğe. “Yolda giderkenbir sürü yarış arabası görmeyi tahmin edemezsiniz ya da bir sürü yüksek enerjili elektronları.” 2000 ve 2003’teki 5 haftalık balon göndermelerde ATIC enerjileri 300-800 GeV’u bulan 70 fazladan elektron saptadı. Yetmiş elektron size az gelebilir fakat otobandaki yetmiş Lamborghini gibi bu da beklenmedik bir şey.
“Bu kozmik ışınların kaynağı Güneş Sistemi’ne çok yakın olmalı- 1 kiloparsekten uzak olamaz” diyor NASA Marshall Uzay Uçuş Merkezi’nden Jim Adams.
Peki kaynak neden yakın olmalı? Adams açıklıyor. ” Yüksek-enerjili elektronlar gökada içinde hareket ederken hızla enerji kaybederler. Enerji kaybetmeleri şu iki nedenden dolayı gerçekleşir: (1) düşük enerjili fotonlarla çarpıştıklarında, ters Compton saçılımı olarak da adlandırılır, ve (2) enerjilerini gökadanın manyetik alanından dolayı ışımayla kaybetmesi sonucunda.” Bu arada elektron koca bir kiloparsek yol katetti bu nedenle artık “yüksek enerjili” olmaktan çıktı.
Yüksek enerjili elektronlar bu yüzden yerel. Araştırma ekbinin azı üyeleri kaynak bir kaç kiloparsekten daha yakın olabileceğine inanıyor. karşılaştırma olarak Samanyolu gökadası otuz bin parsek genişliğinde. (Bir parsek yaklaşık olarak 3 ışık yılı eder.)
” Maalesef” diyor Wefel, ” kaynağın yerini gökyüzünde saptayamıyoruz.” ATIC gelen parçacıkların yerini ölçebiliyor fakat gelen açıları gök kordinat sistemine dönüştürmek çok zor. Algılayıcı, balon’un sepetinde yer alıyor ve Güney kutbu semalarında dolaşırken türbulanslı burgaçlar (vortex) tarafından savruluyor. İşte olay burda bitiyor. Üstüne üstlük yüksek enerjili elektronlar gökadanın manyetik etkisinden dolayı saptırıyorlar. ” ATIC’in yapabileceği en iyi şey genel bir anizotropi ölçmek- gökyüzünün bir yönüne karşılık diğer yönü.”
Bu belirsizlik bize hayal gücümüzü istediğimiz gibi kullanma olanağı sağlıyor. En düşük ihtimaller yakındaki bir atarcayı veya bir mikro-atarcayı veya bir yıldız kütleli bir karadeliği kapsıyor.Bunların hepsi elektronları bu enerjlere çıkarabilir. Bu gibi kaynakların yakında tespit edilmesi pek zor değil. NASA’nın yeni fırlatılan Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu çok kısa bir süre önce gökyüzündeki bu cisimleri aramaya yöneldi.
Daha bir heyecan uyandıran olasılık ise karanlık madde.
“Kalauza-Klein kuramları” adında bir sınıf fiziksel kuramlar var. Bu kuram kütle çekimi ve diğer temel kuvvetleri fazladan boyutlar ekleyerek birleştirmeye çalışıyor. Tanıdık gelen üç boyuta ek olarak, etrafımızdaki uzayda fazladan sekiz boyut daha olabilir. Karanlık maddenin kanıtlanmamış açıklamalarından biri de, karanlık madde parçacıkları fazladan boyutları yok ediyor. Onları kütleçekimlerinden dolayı fark ediyoruz fakat başka yoldan hiç bir şekilde sezemiyoruz.
Peki bu nasıl fazladan kozmik ışın üretiyor? Kalauza-Klein parçacıkları acayip bir özelliğe sahip: onlar aslında kendilerinin karşıt-maddeleri. Bu parçacıklardan ikisi çarpıştıklarında ortaya yüksek enerjili fotonlar ve elektronlar çıkıyor. Elektronlar gizlenen boyutlarda saklanmıyor. Geerçek dünyanın 3 boyutunda maddeleşiyorlar ve ATIC de bunları “kozmik ışınlar” olarak saptıyabiliyor.
“Verilerimiz Güneş Sistemi’nin komşuluğundaki bir karanlık madde yumağı ile açıklanabilir.” diyor Wefel. “Özellikle bir Kalauza-Klein hipotezi yaklaşık 620 Gev kütleli bir parçacığın yok olduğunda gözlemleyebildiğmiz türden enerji tayfında yer alan elektronlar üretebileceğini öne sürüyor.”
Bu olasılığı test etmek çok saçma çünkü karanlık madde yeterince “kara”. Fakat diğer olasılıkları, gama ışınları gibi, saptamak olası çünkü Fermi Uzay Teleskobu bu olasılıkları saptamak için en iyi şansımız.
“Ne olursa olsun, bu çok heyecan verici olacak” diyor Adams.
NASA Bilim Haberleri