Henüz gözlemlenmemiş farazi parçacıkları nasıl bulabiliriz? Bunun bir yolu, parçacıkların ölen bir yıldızın cesedi olarak tanımlanabilecek beyaz cüceleri ne kadar hızlı öldürdüklerini gözlemlemekte yatıyor.
Son yıllarda astronomlar aksiyon (axion) adı verilen teorik parçacıklarla ilgilenmeye başladı. Bu teorik parçacık, on yıllar önce zorlayıcı bir güçlü nükleer kuvvet problemini çözmek için “yamanmıştı” ancak parçacık çarpıştırıcısında gerçekleştirilen deneyler sonucu bu yama rafa kaldırıldı.
Süre gelen çalışmalar gösterdi ki aksiyon, karanlık maddenin gizemini açıklayacak yegâne parçacık olabilir. Teorisyenler aksiyonların bazı yollarla şimdiye kadar doğrudan gözlemlenmeden tüm evreni kaplıyor olabileceğini düşünüyorlar. Tabi bu görünmez parçacık uzayda gözlemlenebilir izler bırakmaz diye bir kaide yok. Kasım 2025’te yayınlanmış bir makalede bilim insanlarının Hubble teleskobundaki eski verileri analiz ederek aksiyonları test edecek model yöntemleri bulduklarından bahsedildi. Her ne kadar aksiyonların varlığına dair kesin bir kanıt bulamamış olsalar da evrende olabilecek şeylere dair önceki tüm denemelerden daha net bir sonuç sundular.
Yapılan çalışmanın hedefi beyaz cüceler ve ölen yıldızların geride bıraktığı sönük ve yoğun çekirdekleriydi. Tek bir beyaz cüce, Güneş’in kütlesini gezegenimizinkinden çok daha küçük bir hacme sığdırabilir. Sadece bu özelliği bile beyaz cüceleri evrendeki en tuhaf varlıklardan biri yapıyor. Başka ilginç bir özelliği de beyaz cüceler elektron dejenerasyon basıncıyla kendi içlerine çökmeye karşı koyuyorlar. Burada elektronlar çökmeye karşı koyuyor çünkü kuantum mekaniğinin söylediği üzere elektronlar asla aynı fazı paylaşamaz.
Aksiyonların doğasına dair bazı modeller, bu parçacıkların elektronlar tarafından üretilebileceğini kabul eder. Yeterince hıza sahip bir elektron aksiyon üretimine yol açabilir. Nihayetinde beyaz cücenin derinliklerindeki elektronlar da neredeyse ışık hızıyla hareket edeceğinden teoride birçok aksiyon üretebilir.
Akabinde bu aksiyonlar beyaz cüceyi tamamen terk eder ve bu kaçış esnasında beyaz cüceden enerji çalarlardı. Beyaz cüce kendi enerji üretmediğinden bu enerji eksilmesi onları normalden çok daha hızla soğuturdu.
Bilim insanları bu modeli yıldızların evrimini, sıcaklık ve parlaklık değişimlerini simüle edecek bir sistemde uyguladı. Model; araştırmacıların beyaz cücelerdeki yaşa bağlı tipik sıcaklığını, aksiyon soğutması etkisi olacak ve olmayacak şekilde hesaplayabilmelerini sağladı. Elde edilenlerle, Hubble ile toplanan 47 Tucanae küresel yıldız kümesine ait verileri analiz ettiler. Küresel kümeler içlerindeki beyaz cücelerle neredeyse yaşıt olmalarından dolayı önem teşkil ediyor, bu da astronomlara üzerinde çalışılabilecek geniş bir havuz veriyor.
Kısaca, araştırmacılar beyaz cüce popülasyonunda aksiyon soğumasına dair bir kanıt bulamadı. Ama elde ettikleri sonuçlar, elektronların aksiyon üretme kabiliyetine yeni sınırlar getirdi. Trilyonda birden fazla verimli şekilde bu üretim gerçekleştirilemiyor.
Bu bulgular aksiyonların varlığı kesin olarak silip atmıyor ancak sonuçlara göre elektron ve aksiyonların doğrudan etkileşimleri pek mümkün değil. Eğer aksiyonları aramaya kararlıysak, çok daha zekice yollar bulmamız gerekecek.
Yazar: Aysima Kavak
Kaynak: https://www.space.com/astronomy/stars/what-old-dying-stars-teach-us-about-axions-as-a-candidate-for-dark-matter