Fermi Baloncuğu Nedir?

20 Eylül 2013 tarihinde verdiği bir konuşmada Rochester Teknoloji Üniversitesi'nden astrofizikçi Brian Koberlein, Fermi Gama Işını Teleskobu'nun (FGST) detaylarından bahsetti. Bu teleskop, bizlerin evrenin en "öfkeli" ve "yıkıcı" patlamalarından olan gama ışını patlamalarını nasıl daha iyi anlamamızı sağladığını anlattı. Fermi teleskobunun görevlerinin bir kısmı gama ışını patlamalarını gözlemek; ancak daha geniş kapsamlı bir görevi daha var: evrenimiz içerisinde yer alan gama ışını kaynaklarının yerlerini tespit etmek. Ve çoktan, son derece ilginç bir şeyi tespit etti.

Fotoğrafta gördüğünüz görüntü, Samanyolu Galaksisi'nin düzlemini gösteriyor. Mavi renkteki olan tüm ışımalar, X-ışınları. Mor olanlarsa gama ışınları. X-ışınının olduğu bölgeler zaten ROSAT uydusu sayesinde gözlenebiliyor. Ancak gama ışınlarını ilk kez FGST sayesinde görebildik. Ne X-ışını kaynakları, ne de gama ışını kaynakları pek parlak değil. Daha ziyade bu ışınlar, ışınların üretildiği daha yoğun bir bölgeden yayılmakta...

Peki fotoğrafta gördüğünüz baloncuklarla ilgili, ilgi çekici olan nedir? Fark ettiniz mi bilmiyoruz, onlar devasa baloncuklar. Balon"cuk" demek bile absürt! Boyutlarını anlamak için: yataydaki o toz yığını, içerisindeki milyarlarca yıldızla birlikte bütün Samanyolu Galaksisi! Bu baloncuklar, galaktik merkezden her yöne doğru 25.000 ışık yılı (237.000.000.000.000.000 kilometre) uzağa kadar yayılıyor. O kadar geniş ki, şu anda göğe bakıp bunları görebilecek olsanız, göğün yarısını bu ışınlar kaplardı! Bu baloncuklar, Compton Saçılımı denen fiziksel bir olay sonucu oluşuyor. Işık hızına yakın hızlarda hareket eden elektronlar, düşük enerjili (radyo ve kızılötesi) fotonlarla çarpışıyorlar. Bu çarpışma sonucu fotonlar muazzam bir enerji kazanıyorlar ve gama ışınlarına dönüşüyorlar.

Baloncukların bu devasa boyutları, çok büyük bir sürecin ürünü olduklarını gösteriyor. Ayrıca görüldüğü üzere, çok net bir şekilde tanımlanmış sınırları bulunuyor. Bu ışınların, neredeyse ışık hızında saçılan elektronlardan kaynaklandığı düşünülürse, bu baloncukların muhtemel sebebi, galaksimizin merkezinde yer alan süperkütleli karadelikten yayılan jet saçılımları. Gözlemlere göre şu anda bu karadelik jet saçılımları yapmıyor; ancak bu, eskiden yapmadığı anlamına da gelmiyor. Bu baloncuklar, galaksimizin çok eski zamanlarından kalma izler olabilir.

2012 yılında yapılan gözlemler çok daha ilginç sonuçları doğurdu. Journal for Cosmology and Astroparticle Physics dergisinde yayımlanan bir makale, gama ışınlarını galaksimizdeki karanlık maddenin bozunumu sonucu oluştuğunu ileri sürüyor. Araştırmacılar, gama ışınlarının galaktik düzlem etrafındaki enerji dağılımlarını incelediler ve bu ışınların 130 GeV (gigaelektron volt) enerjiye sahip olduğunu gösterdiler. Bu kadar devasa bir enerji, karanlık maddenin bir izi olabilir. Ancak ne yazık ki araştırma sadece ufak bir veri setine bakabildi ve sadece 50 gama ışını fotonundan oluşan setleri inceledi. Makale yazarları, vardıkları sonucun oldukça tahmini olduğunu vurguluyorlar.

Gama ışını astrofiziği, fiziğin kısmen yeni bir alanı. Ancak daha emekleme evresinde bile birçok gizem perdesini aramamızı ve yepyenilerini keşfetmemizi sağladı.