H.E.S.S. teleskopları Samanyolu merkezinde karanlık madde aradı, en sıkı sınırları koydu.

Namibya'daki H.E.S.S. (Yüksek Enerji Stereoskopik Sistem) teleskop dizisi, Samanyolu galaksisinin merkez bölgesini altı yıl boyunca izleyerek karanlık madde aramasında yeni bir kilometre taşı koydu. Uluslararası H.E.S.S. İşbirliği, 2014 ile 2020 arasında toplanan 546 saatlik gözlem verisiyle, karanlık madde parçacıklarının çiftlerinin birbirini yok ederek (anniolasyon) yüksek enerjili gamma ışını üretme olasılığını test etti.

Elde edilen sonuçlar Physical Review Letters dergisinde 2026 yılında yayımlanan makaleyle (cilt 137, sayfa 091002) kamuya sunuldu. Araştırmacılar karanlık madde sinyali bulamasalar da, tahmini yok olma kesiti (annihilation cross section) için bugüne kadarki en düşük üst sınırları belirlediler.

Karanlık madde ve WIMP hipotezi

Karanlık madde, evrendeki maddenin büyük kısmını oluştururken ışık yaymadığı, yutmadığı veya yansıtmadığı için doğrudan gözlemlenemez. Varlığı yalnız yerçekimi etkileriyle anlaşılır. En güçlü adaylardan biri, zayıf etkileşimli masif parçacıklar (WIMP) olarak adlandırılan temel parçacıklardır.

Bu parçacıklar birbirine çarpıştığında yok olup, gamma ışını gibi energetik foton çiftlerine dönüşebilirler. Bu sürecin izi, belirli bir enerjide keskin bir gamma ışını yoğunluğu — spektral çizgi — olarak beklenir.

Neden Samanyolu merkezi?

Karanlık madde yoğunluğunun galaksi merkezinde, Süper Kütleli Kara Delik Sagittarius A* çevresinde en yüksek olması tahmin edilir. Bu nedenle H.E.S.S. ekibi iki on yıldır bu bölgeyi hedef alıyor.

H.E.S.S. teleskopları, atmosferde ışık hızından hızlı hareket eden parçacıkların yarattığı Çerenkov ışık parlaklıklarını yakalayarak gelen gamma ışının enerjisini ve yönünü belirler.

Bu yöntemle 100 GeV (jigaelektronvolt) üzeri enerjilerde çalışan tek aktif Güney Yarımküresi IACT dizisi olma avantajını kullanıyor.

"Analiz ettiğimiz veriler, atmosferde ışık hızından hızlı giden parçacıkların yarattığı Çerenkov ışık parlaklıklarından oluşuyor," dedi Alessandro Montanari, H.E.S.S. İşbirliği araştırmacısı. "Bu parçacıklar, evrendeki yüksek enerjili fotonların başlattığı sağanaklar (kaskatlar) hâlinde gelirler. Bu teknikle karanlık madde parçacıklarının aniden iki yüksek enerjili fotona dönüşmesi gibi en enerjik olayları gözlemleyebiliyoruz."

En büyük veri seti, en sıkı sınır

Montanari ve arkadaşları, 2014-2020 dönemine yayılan 546 saatlik gözlemleri değerlendirdi. Bu, bu bölgeye yönelik IACT gözlemlerinin o ana kadar elde edilmiş en büyük veri setlerinden biriydi. Ekip, bazı karanlık madde modellerinin öngördüğü dar enerji aralıklarındaki gamma ışını yoğunluğunu aradı.

"Şu ana kadar en kısıtlayıcı sonuçları, ağır karanlık madde parçacıklarının tahmini yok olma kesiti üzerinde elde ettik," açıkladı Montanari. "Bunu, H.E.S.S.'in şu an Güney Yarımküresindeki tek aktif IACT dizisi olması — yani Samanyolu merkezini gözlemlemek için mükemmel konumda olması — ve elimizdeki büyük veri seti sayesinde başardık. Yok olma kesitini, bir parçacığın diğerine çarptığında kaybolup başkasına dönüşürkenki etkin kesit alanı olarak düşünebilirsiniz."

Sonuçlar istatistiksel olarak anlamlı bir gamma ışını çizgisi göstermedi. Buna rağmen araştırmacılar, Samanyolu'ndaki karanlık madde dağılımı için Einasto modeli kullanıldığında, tahmini sinyal için bugüne kadarki en güçlü üst sınırları koydular.