Samanyolu Galaksisinde Antimadde Yıldızları Var mı?

Astrofizikçiler Samanyolu galaksisinde 14 antimadde yıldızı olabileceğini söyledi. Antimadde yıldızları konusundaki araştırmalar Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yapılan ve 3 yıl önce sona eren AMS-02 deneyi ile başladı. 1,5 milyar dolar maliyetle uzay istasyonuna takılan Alfa Manyetik Tayfölçer aygıtının 2018 tarihli son veri analizinde antihelyum çekirdekleri bulundu. 😮 Bu anti alfa parçacıkları galaksideki uzak yıldız kümelerinden geliyordu. Antihelyum ikişer antiproton ve antinötron içeren büyük bir çekirdektir. Kuantum fiziğinde bilinen mekanizmalarla bu kadar büyük bir antiçekirdek üretmekse çok zordur.

AMS verilerini NASA’nın Fermi gama ışını teleskopu verileriyle birleştiren fizikçiler de galakside 14 potansiyel antimadde yıldız adayı saptadılar. Madde ve antimadde çarpıştığında gama ışınları saçarak birbirini yok ediyor. Bu nedenle bazı gama ışını kaynaklarının antimadde yıldızı olduğu düşünülüyor. Peki antihelyum birlerce ışık yılı uzaktan Dünya yörüngesine nasıl ulaştı? Nasıl oldu da yoluna çıkan madde atomları antihelyumu yok etmedi? Antimadde yıldızlarının bize zararı var mı? Peki antimadde yıldızları varsa antimadde gezegenleri ve galaksileri de var mı?

İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?

 

Antimadde yıldızları ve galaksileri

Her antiparçacık antimadde değildir yazısında belirttiğim gibi antimaddenin çok ilginç bir özelliği var. Sadece proton ve antiproton gibi eş parçacıklar birbirini yok ediyor. Proton ve antinötron çarpışmasının ise protonla nötron çarpışmasından bir farkı bulunmuyor. Buna karşın antihelyum çekirdekleri de ancak helyum çekirdekleriyle çarpışınca yok olabilir. Oysa bunun için iki protonun iki antiproton ve iki nötronun da iki antinötronla birebir çarpışması lazım.

Uzayda antimadde çok şiddetli kozmik olaylarla üretildiğinden antimadde parçacıkları da ışık hızına yakın hızlarda gider. Bu kadar yüksek hızlarda sözünü ettiğim ince ayar gerektiren hassas çarpışmaların gerçekleşmesi zordur. Dahası uzay boşluğu adı üstünde, boşluktur. Uzayda iki helyum çekirdeğinin çarpışma olasılığı da düşüktür. Bu yüzden antihelyum çekirdeği Dünya’ya sağ salim ulaşacaktır. Bilim insanlarının heyecanlanmasının sebebi ise bizzat AMS deneyidir.

Sonuçta madde–antimadde yok oluşu belirli türde gama ışınları üretiyor. AMS dışındaki deneylerde aktif kara delikler, süpernovalar ve çarpışan nötron yıldızları gibi birçok gama ışını kaynağı bulduk. Oysa ne karanlık madde kaynaklı gama ışınları ne de antimadde kaynaklı kozmik ışınlar görebildik. Bu da Samanyolu galaksisinde atomaltı parçacıklar dışında antimadde olmadığını gösterdi. Oysa AMS-02 deneyindeki antihelyumu açıklamak gerekiyor. Astrofizikçiler antimadde yıldızları kaynaklı antihelyum ile diğer sebeplerle oluşan antihelyum arasındaki farkı belirlemek istiyor.

Şüpheli gama ışını kaynakları

Antihelyumun sınırlarını belirlemek antimadde galaksileri olup olmadığını anlamanın en emin yolu. Bilim insanları bunun için Fermi teleskopunun yeni gözlemler içeren 4FGL-DR2 gama ışını kataloğunu analiz ettiler. 10 yıllık gözlemleri kapsayan katalogda 50 megaelektronvolt (MeV) ila 1 teralektronvolt (TeV) arasında enerji yayan 5787 gama ışını kaynağı yer alıyor. İşte bunların içinde 14 antimadde yıldızı olması mümkündür. Bu doğruysa Samanyolu’nda milyon yıldız başına 2,5 antimadde yıldızı olacaktır. Bu da minimum 100 milyar yıldız içeren galaksimizde en az 250 bin antimadde yıldızı olması demektir. Peki antimadde yıldızları bizim için neden önemli?

İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili

 

Antimadde yıldızları ve enerji

Enerjinin korunumu yasası uyarınca evreni oluşturan büyük patlama eşit miktarda madde ve antimadde oluşturdu. Oysa evren çok büyük ölçüde maddeden yapılmıştır. Madde ve antimadde büyük patlamada birbirini yok ettiyse biz geriye kalan az miktarda maddeden oluşuyoruz. 😮 Bu durumda fiziksel simetriyi kıran ve antimaddeyi nadir kılan bir mekanizma var. Bunun ne olduğunu bilmiyor ama elektrozayıf kuvvetteki simetri kırılmasından kuşkulanıyoruz. Teorik tartışmalar bir yana evrendeki antimaddenin ne kadar nadir olduğunu da bilmiyoruz. Antimadde yıldızlarının varlığını araştırarak bunu ölçüp antimadde yokluğunu açıklayan daha doğru teoriler geliştirebiliriz.

Aslında Uzay Yolu’ndaki madde–antimadde yok oluş reaktörleri Dünya’nın enerji sorununu bir çırpıda çözerdi. Yakıt/enerji verimliliğini yüzde 70’e çıkarırdı. Buna karşın antimaddeye erişmek çok zordur. Her ne kadar maddeyle antimadde arasındaki tek fark elektrik yükünün tersine dönmesi olsa da (örneğin antielektronlar, yani pozitronların yükü pozitiftir) antimadde ancak çok yüksek enerjilerde üretilir. Örneğin Dünya’nın manyetik alanının oluşturduğu Van Allen kuşakları doğal parçacık hızlandırıcılarıdır. Bunlar parçacıkları çok yüksek hızlarda çarpıştırıp antimadde üretir.

Atomu parçalayarak çalışan nükleer reaktörler ve CERN parçacık hızlandırıcısı da antimadde üretir ama bunlar ya eser miktarda ya da çok hızlı parçacıklardır. Dolayısıyla antimaddeye erişmemiz ve onu nükleer patlamaya yol açmadan güvenli olarak depolamamız pratikte imkansızdır. Yine de antimadde yıldızları bulursak bunlardan antimadde çekmenin bir yolunu da bulabiliriz. Bu çok zor bir iştirb. Oysa uzak yıldızlara ulaşan bir uygarlık antimadde hortumlama teknolojisi geliştirecektir. Ayrıca ISV Venture Star yazısında anlattığım gibi antimadde motorlu yıldız gemileri ışık hızının yüzde 70’ine çıkabilir.

Antimadde uygarlıkları

Evrende çarpışan galaksiler ve antigalaksiler olmadığı kesin; çünkü bu patlamalar evrenin her yerinden görülecek kadar şiddetli olurdu. Bu durumda Samanyolu gibi bir madde galaksisinin içinde antimadde yıldızları olması da düşük ihtimaldir. Bunun yerine evrendeki bazı bölgelerin neredeyse tümüyle antimaddeden yapıldığını düşünebiliriz. Böylece antimadde galaksileri yüz milyarlarca antimadde yıldızıyla birlikte sakince varlığını sürdürür. Peki antimadde sorununa başka çözüm var mı? Var:

İlgili yazı: 14 Yaşında Kendini Donduran Kız

 

İkiz evrenler

Bu senaryoda evren büyük patlama anında madde ve antimadde evreni olarak ikiye ayrılmıştır. Her ikisinde de zaman geçmişten geleceğe akar. Buna karşın resimdeki gibi ters yönde olduğumuzdan biz diğer evrenin içini göremeyiz. Yine de antimadde evrenin evrenimizin birebir kopyası olduğunu düşünmeyin. Bu evrende yaşanan olaylar orada tekrarlanmayacaktır. Bu evrende yaşam var ama antimadde evreninde yaşam olması şart değildir. Paralel evrenlerdeki gibi kopyalarımızın olmayacağı ise kesindir. İşin ilginci bu senaryo doğruysa kozmik enflasyon teorisi uyarınca oluşan her köpük evrenin bir de antimadde eşi olacaktır. Bu da çoklu evrendeki evren sayısını kafadan ikiye katlayacaktır.

Antimadde tabanlı kozmoloji teorilerini önceden anlattığım için burada detaya girmiyorum. Yine de bilim insanları galaksinin uzak köşelerinden birinde antimadde yıldızları içeren küresel yıldız kümelerine dair bir simülasyon yaptı. Bu tür antiyıldız kümeleri olsa göze nasıl görüneceğini merak etti. Öncelikle antiyıldız kümeleri binlerce, milyonlarca yıldız içerdiğinden Samanyolu’ndaki madde yıldızlarıyla mutlaka çarpışacaktır. Böylece yıldız kümesinin formu bozulacak ve güçlü gama ışınları yayılacaktır.

Öte yandan tekil antimadde yıldızları doğal ömrünü hiçbir yıldızla çarpışmadan tamamlayabilir. Sonuçta yıldız çarpışmaları son derece nadirdir. Her şeye karşın antimadde yıldızlarını araştırmak tam bir kazan kazan durumu… Ya bu egzotik yıldızları bulacak ya antimaddenin gerçekte ne kadar nadir olduğunu tespit edeceğiz ya da büyük patlamada antimaddeye ne olduğunu anlayacağız! Çok düşük olasılıkla ikisi veya üçünü birden başaracağız!

Antimadde yıldızları için sonsöz

Siz de kara deliklerden enerji çekecek hiper gelişmiş uygarlıkları şimdi okuyabilir ve uzaya uydu fırlatmanın ucuz yolu gök kancasına hemen bakabilirsiniz. Güneşi saracak halka dünyaları okuyup güneş sistemlerini taşıyacak yıldız motorlarını inceleyebilirsiniz. Hızınızı alamayarak güneş enerjisini en üst düzeye çıkaracak Dyson Sürülerini ve antiyerçekimi uygarlıklarını da araştırabilirsiniz. Evreni bir de bilimden bilimkurguya geçiş yaptığımız sınırda analiz edebilirsiniz. Bilimle ve sağlıcakla kalın. 😊

Antimadde evreni

¹Constraints on the antistar fraction in the Solar System neighborhood from the 10-year Fermi Large Area Telescope gamma-ray source catalog
²Antihelium Flux from Antimatter Globular Clusters