Ev Qalaktikamızın Mərkəzindəki Qaranlıq Materiya 

Fermi teleskopu ev qalaktikamızın mərkəzində qeyri-sferik və yastı görünən artıq γ-şüalarının emissiyasını təmiz şəkildə müşahidə etdi. Qalaktik Mərkəz Həddindən artıq (GCE) olaraq adlandırılan bu artıq γ-şüa, qaranlıq maddə hissəcik namizədi olan zəif qarşılıqlı təsir göstərən kütləvi hissəciklərin (WIMP) öz-özünə məhv edilməsinin məhsulu kimi yaranan qaranlıq maddənin mümkün imzasıdır. Bununla belə, qalaktika mərkəzində müşahidə edilən γ-şüasının artıqlığı köhnə millisaniyə pulsarları (MSP) ilə də bağlı ola bilər. İndiyədək qaranlıq maddə (DM) səbəbindən GCE morfologiyasının sferik olacağına inanılırdı. Son simulyasiya tədqiqatı göstərir ki, DM səbəbiylə qamma-şüa morfologiyası əhəmiyyətli dərəcədə qeyri-sferik və yastı ola bilər. Bu o deməkdir ki, müşahidə olunan GCE üçün həm qaranlıq maddənin (DM) məhvi, həm də millisaniyə pulsarları (MSPs) hipotezləri eyni dərəcədə mümkündür. Qaranlıq maddənin (DM) məhv edilməsi zamanı yaranan qamma şüaları, təxminən 0.1 tera-elektron-volt (TeV) olduqca yüksək enerji səviyyəsinə malik olardı. Standart qamma-şüa teleskopları bu yüksək enerjili fotonları birbaşa aşkar edə bilmir. Beləliklə, Qalaktik Mərkəz Həddindən artıq (GCE) qaranlıq maddə (DM) modelinin təsdiqi Cherenkov Teleskop Array Rəsədxanası (CTAO) və Cənub Geniş Sahə Qamma-şüa Rəsədxanası (SWGO) kimi tera γ-şüaları rəsədxanaları tərəfindən tədqiqatlar tamamlandıqdan sonra mümkün olacaq.

Qaranlıq maddənin hekayəsi 1933-cü ildə Fritz Zvikinin Koma Klasterindəki sürətlə hərəkət edən qalaktikaların bir yerdə görünməyən, lakin qalaktikaların parçalanmasını dayandırmaq üçün adekvat cazibə qüvvəsi göstərən əlavə maddə olmadan bir yerdə qala bilməyəcəyini və sabit qala bilməyəcəyini müşahidə etdikdən sonra başladı. O, belə görünməz maddəyə istinad etmək üçün “qaranlıq materiya” ifadəsini işlətdi. 1960-cı illərdə Vera Rubin qaranlıq maddəni başa düşməyimizə mühüm töhfə verdi. O qeyd etdi ki, Andromeda və digər qalaktikaların xarici kənarlarında yerləşən ulduzlar mərkəzə doğru ulduzların sürətləri qədər sürətlə fırlanır. Müşahidə olunan bütün maddələrin verilmiş cəmi üçün qalaktika bir-birindən ayrı uçmalı və qalaktikaları bir yerdə saxlayan və onların yüksək sürətlə fırlanmasına səbəb olan bəzi əlavə görünməz maddənin olmasını tələb etməli idi. Onun Andromeda qalaktikasının fırlanma əyrilərini ölçməsi qaranlıq maddənin ilk sübutunu təmin etdi.  

İndi biz qaranlıq maddənin işıq və ya elektromaqnit qüvvəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olmadığını bilirik. O, işığı və ya hər hansı digər elektromaqnit şüalarını udmur, əks etdirmir və ya yaymır və görünməzdir, buna görə də qaranlıq adlanır. Lakin o, qravitasiya ilə qruplaşır və adi maddəyə qravitasiya təsirinə malikdir və onun kosmosda mövcudluğu ümumiyyətlə belə nəticələnir. Qalaktikalar kainatın kütləvi enerji tərkibinin 26.8%-ni təşkil edən qaranlıq maddənin cazibə qüvvəsi ilə tarazlıqda bir yerdə saxlanılır, halbuki hamımızın təşkil etdiyi bütün barion adi maddə də daxil olmaqla bütün müşahidə olunan kainat kainatın yalnız 4.9%-ni təşkil edir. Kainatın kütlə enerjisinin qalan 68.3%-i qaranlıq enerjidir.  

Qaranlıq maddənin əslində nə olduğu bilinmir. Əsas hissəciklər yoxdur Standart Model qaranlıq maddə olması üçün lazım olan xüsusiyyətlərə malikdir. Ola bilsin ki, Standart Modeldəki hissəciklərin ortağı olan hipotetik “supersimmetrik hissəciklər” qaranlıq maddə yaradır. Bəlkə də qaranlıq maddənin paralel dünyası var. WIMP-lər (Zəif Qarşılıqlı Kütləvi Hissəciklər), aksionlar və ya steril neytrinolar Standart Modeldən kənarda aparıcı namizədlər olan fərziyyə olunan hissəciklərdir. Lakin bu cür hissəciklərin aşkarlanmasında hələlik heç bir uğur əldə olunmayıb.  

Bir neçə layihə var (məsələn XENON Təcrübəsi, DarkSide-20k Layihəsi, EURECA Rxperiment, və RES-NOVA) hazırda qaranlıq maddə hissəciklərinin birbaşa aşkarlanması üçün aparılır. Bunlar əsasən maye nəcib qaz detektorları və ya qaranlıq maddə hissəciklərinin qarşılıqlı təsirindən zəif siqnalları aşkar etmək üçün nəzərdə tutulmuş kriogen detektorlardır. Bununla belə, bir çox yeni yanaşmalara baxmayaraq, hələ heç bir layihə qaranlıq maddə hissəciklərini birbaşa aşkar edə bilməyib. 

Qaranlıq maddənin dolayı sübutu üçün, Fritz Zwicky və Vera Rubin, müşahidə edilən adi maddə üçün qeyri-mütənasib sürətə malik qalaktikaların necə bir yerdə saxlandığını öyrənərək qaranlıq maddəni kəşf etdikləri kimi, qaranlıq maddənin cazibə təsirlərini axtarmaq olar. Lensləmənin qravitasiya təsiri (işığın əyilməsi) və ulduzların kosmosda hərəkətinə təsirləri də qaranlıq maddənin mövcudluğuna dolayı sübut verə bilər. Bundan əlavə, kosmosda qaranlıq maddə hissəciklərinin bir-biri ilə toqquşması zamanı yaranan məhvetmə məhsulları (məsələn, qamma-şüaları, neytrinolar və kosmik şüalar) qaranlıq maddənin mövcudluğunu göstərə bilər. Qaranlıq maddə hissəciklərinin məhv edilməsi məhsulları əsasında qaranlıq maddənin proqnozlaşdırıldığı belə yerlərdən biri də ev qalaktikamız olan Samanyolu qalaktikasının mərkəzidir.  

Samanyolu qalaktikamızın mərkəzində qaranlıq maddənin aşkarlanması  

Süd Yolunun (MW) mərkəzində həddindən artıq diffuz mikrodalğalı mərkəzi parıltının əlamətləri var idi. Həddindən artıq parıltının WIMP qaranlıq maddənin məhvində yaranan relativistik elektronlar və pozitronlardan sinxrotron emissiyası ilə bağlı olduğu irəli sürülüb, buna görə də enerji diapazonunda bir neçə yüz GeV-ə qədər uzanan diffuz γ-şüa siqnalı proqnozlaşdırılıb. Sonradan Fermi-Böyük Sahə Teleskopu (LAT) Qalaktika Mərkəzi Həddindən artıq (GCE) olaraq təyin olunan γ-şüa siqnalını aşkar etdi. Tezliklə məlum oldu ki, Qalaktik Mərkəz Həddindən artıq (GCE) həm də köhnə neytron ulduzları (millisaniyə pulsarları) hesabına ola bilər. Güman edilirdi ki, GCE-nin morfologiyası vacib olacaq - simmetrik sferik formalı GCE, qaranlıq maddənin (DM) hissəciklərinin məhv edilməsi nəticəsində γ-şüalarının emissiyasının göstəricisi olacaq, GCE-nin yastı morfologiyası isə millisaniyəlik pulsarlardan (MSP) γ-şüalarının emissiyasını nəzərdə tutacaq.  

Fermi-Böyük Sahə Teleskopu (LAT) ilə Süd Yolu qalaktika mərkəzinin geniş müşahidəsi düzləşmiş asferikliyi aşkar etdi. Bir qayda olaraq, müşahidə edilən asferikliyi köhnə ulduzlarla (MSP) əlaqələndirmək olar, lakin 16 oktyabr 2025-ci ildə dərc edilmiş son araşdırma, həm köhnə ulduzların (MSP) həm də qaranlıq maddənin (DM) məhv modelləri tərəfindən proqnozlaşdırılan GCE morfologiyalarının fərqedilməz olduğu qənaətinə gəldi.   

Qaranlıq maddənin paylanmasını öyrənmək üçün tədqiqatçılar MW (Süd Yolu) kimi qalaktikaların morfologiyasının simulyasiyasını həyata keçiriblər. Onlar aşkar etdilər ki, qalaktikaların ətrafındakı və eləcə də qalaktikaların mərkəzi bölgələri ətrafındakı qaranlıq maddə haloları anizotrop modeldə nəzərdə tutulduğu kimi nadir hallarda sferikdir. Bunun əvəzinə, təhlil bütün qalaktikalar üçün yastılaşdırılmış qaranlıq maddə sıxlığı proyeksiyasını göstərdi. Bu qeyri-aksimetrik qaranlıq maddə (DM) paylanması kainat tarixində ilk üç milyard il ərzində Süd Yolu qalaktikasının birləşmə tarixi ilə də göstərildi. Müşahidə olunan GCE morfologiyası, ümumiyyətlə köhnə ulduz (MSP) paylanması üçün xarakterik olduğu düşünülən mərkəzi bölgə üzərində düzləşmişdir. Yeni tədqiqat qaranlıq maddənin (DM) oxşar qutu paylanması yaratdığını nümayiş etdirdi. Beləliklə, müşahidə edilən GCE üçün həm qaranlıq maddənin (DM) məhvi, həm də millisaniyə pulsarları (MSP) hipotezləri eyni dərəcədə mümkündür.   

Müşahidə olunan GCE-nin qaranlıq maddə (DM) və ya millisaniyə pulsarları (MSP) ilə bağlı olub-olmaması, Çerenkov Teleskop Array Rəsədxanası (CTAO) və Cənub Geniş Sahə Qamma-Şüa Rəsədxanası (SWGO) kimi γ-şüaları rəsədxanaları gələcəkdə tera-qamma şüaları tədqiqatlarını başa çatdırdıqda məlum olacaq. Qalaktika mərkəzində qaranlıq maddənin (DM) məhv məhsulu kimi yaranan qamma şüaları, son dərəcə yüksək enerji səviyyəsi təxminən 0.1 tera-elektron-volt (TeV) olan ultra yüksək enerjili fotonlar olardı. Standart qamma-şüa teleskopları bu yüksək enerjili fotonları birbaşa aşkar edə bilməz. Tera-qamma şüaları CTAO və SWGO kimi gələcək γ-ray rəsədxanaları üçün mühüm hədəf olacaq.  

Bu tədqiqat kosmosda qaranlıq maddənin məhv edilməsi məhsulları vasitəsilə aşkar edilməsində irəliyə doğru bir addımdır, lakin qalaktika mərkəzində qaranlıq maddənin olması gələcəkdə CTAO və ya SWGO kimi ultra yüksək enerjili γ-şüa rəsədxanaları tərəfindən təsdiqini tələb edəcəkdir. Qaranlıq maddə elmində daha əhəmiyyətli irəliləyiş hər hansı bir DM hissəciyinin birbaşa aşkarlanması olardı.  

*** 

References:  

1. Hochberg, Y., Kahn, YF, Leane, RK et al. Qaranlıq maddənin aşkarlanmasına yeni yanaşmalar. Nat Rev Phys 4, 637–641 (2022). https://doi.org/10.1038/s42254-022-00509-4 

2. Misiaszeka M. və Rossib N. 2024. Qaranlıq maddənin birbaşa aşkarlanması: tənqidi baxış. Simmetriya 2024, 16(2), 201; DOI: https://doi.org/10.3390/sym16020201  

3. Instituto de Física Corpuscular. Qaranlıq maddə axtarışında: görünməyənləri aşkar etmək üçün yeni yanaşma. 22 avqust 2025. Əlçatandır https://webific.ific.uv.es/web/en/content/search-dark-matter-new-approach-detecting-invisible 

4. Muru MM, et al 2025. Fermi-LAT Qalaktik Mərkəzi Süd Yolu Qalaktikasının Simulyasiyalarında Qaranlıq Maddənin Həddindən artıq Morfologiyası. Fiziki baxış məktubları. 135, 161005. 16 oktyabr 2025-ci ildə nəşr olundu. DOI: https://doi.org/10.1103/g9qz-h8wd . arXiv-də çapdan əvvəlki versiya. 8 avqust 2025-ci ildə təqdim edilib. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2508.06314  

5. Johns Hopkins Universiteti. Xəbərlər – Süd yolundakı sirli parıltı qaranlıq maddənin sübutu ola bilər. 16 oktyabr 2025-ci il tarixində yerləşdirilib. Bu ünvanda mövcuddur https://hub.jhu.edu/2025/10/16/mysterious-glow-in-milky-way-dark-matter/  

6. Leibniz Astrofizika İnstitutu. Xəbərlər – Süd Yolu qaranlıq maddənin məhv olması səbəbindən qamma şüalarının artıqlığını göstərir. Göndərilib 17 oktyabr 2025. Əlçatandır https://www.aip.de/en/news/milkyway-gammaray-darkmatter-annihilation/  

7. Fermi Qamma-şüaları Kosmik Teleskopu. Burada mövcuddur https://science.nasa.gov/mission/fermi/  

8. Çerenkov Teleskop Array Rəsədxanası (CTAO). Burada mövcuddur https://www.ctao.org/emission-to-discovery/science/  

9. Cənub Geniş Sahə Qamma Şüaları Rəsədxanası (SWGO). Burada mövcuddur https://www.swgo.org/SWGOWiki/doku.php?id=swgo_rel_pub  

10. Tartu Rəsədxanası. Kainatın qaranlıq tərəfi. Burada mövcuddur https://kosmos.ut.ee/en/dark-side-of-the-universe 

***