Samanyolu Galaksisinin Eğri Yapısına Bilim İnsanlarından Yeni Açıklama

17 Ekim 2023

Samanyolu galaksisi genelde düz, dönen bir toz, gaz ve yıldız bulutu şeklinde betimlenir. Fakat uzaklaşıp biraz yukarıdan bakacak olsaydınız, aslında belirgin bir eğrilik olduğunu görürdünüz; tıpkı vinil bir plağı eğip bükmeye çalıştığınız zamanki gibi.

Bilim insanları gözlemsel veriler yoluyla Samanyolu galaksisinin eğri olduğunu ve kenarlarının da etek gibi dalgalı olduğunu uzun süredir bilse de, sebebini kimse açıklayamamıştı.

Şimdiyse Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezinde çalışan gökbilimciler, bu olguyu tümüyle açıklayan ilk hesaplamaları gerçekleştirmişler. Araştırmacıların ulaştığı güçlü bulgular, Samanyolu galaksisinin ayarı kaçmış bir karanlık madde halesiyle örtülü olduğunu gösteriyor. Galaksinin nasıl evrimleştiğiyle ilgili mevcut anlayışı da destekleyen çalışma, karanlık maddenin bazı gizemlerine yönelik ipuçları sunabilir.

Yeni hesaplamalar, Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezine bağlı Griffin Fen ve Sanat Yüksek Lisans Fakültesinde çalışan Jiwon Jesse Han öncülüğünde yürütülmüş. Nature Astronomy bülteninde yayımlanan çalışmada, her ikisi de Harvard & Smithsonian Astrofizik Merkezi ve Gökbilim Bölümünde fakülte üyesi olan eş yazarlar Charlie Conroy ile Lars Hernquist de yer alıyor.

Galaksimiz, yıldız halesi adı verilen ve evrenin çok uzak kısımlarına kadar ulaşan, yayılı bir bulutun içerisinde duruyor. Harvard’daki araştırma takımı, geçtiğimiz yıl yayımlanan çığır açıcı çalışmada bu yıldız halesinin şeklinin bir zeplin veya Amerikan futbolu topu gibi eğri ve eliptik olduğu sonucuna varmış.

Buradan yola çıkan araştırmacılar, Samanyolu galaksisinin içindeki ve etrafındaki her şeyi saran daha büyük boyutlu bir yapı olan karanlık madde halesinin de aynı şekli taşıdığını varsaymışlar. Karanlık madde galaksi kütlesinin yüzde 80’ine kadarını oluştururken, ışıkla etkileşime geçmediği için görülemiyor. Dolayısıyla bu halenin şekli hakkında doğrudan gözlem yapmak mümkün değil.

Araştırma takımının lideri Han, “Karanlık madde halesinin şeklini anlamak için dolaylı yöntemler kullanmak zorundayız” diyor. “Biz de Samanyolu’nun şeklini karanlık madde halesinin şekline bağlayan ilk hesaplamaları yaparak bunu başardık.”

Han ve meslektaşları, Samanyolu’nun eğriliğini açıklamak için iki olası senaryo öne sürmüşler. Birincisi, karanlık madde halesinin başlangıçta eğri olduğu ve zamanla düzelmediği varsayımına dayanır. İkincisi ise, karanlık madde halesinin başlangıçta düz olduğu ancak yakın zamanda Samanyolu’nun yakınındaki büyük bir cüce galaksi tarafından bozulduğu varsayımına dayanır.

Araştırma takımının hesaplamalarına göre, ikinci senaryo daha olası görünüyor. Bu senaryoya göre, Samanyolu’nun yakınındaki Büyük Macellan Bulutu adlı cüce galaksi, karanlık madde halesini çekerek eğriltiyor. Bu etki, Samanyolu’nun şeklini de değiştiriyor.

Han, “Büyük Macellan Bulutu, Samanyolu’na yaklaşık 200 bin ışık yılı uzaklıkta ve yaklaşık 20 milyar güneş kütlesine sahip. Bu da onu Samanyolu’nun en büyük uydu galaksisi yapıyor” diyor. “Bu cüce galaksi, Samanyolu’na doğru hareket ederken karanlık madde halesini bozuyor ve bu da Samanyolu’nun eğrilmesine neden oluyor.”

Araştırmacılar, bu senaryonun Samanyolu’nun evrimiyle ilgili mevcut anlayışla da uyumlu olduğunu belirtiyorlar. Samanyolu’nun şekli, geçmişte yaşadığı çarpışmalar ve birleşmeler gibi olaylardan etkilenmiştir. Bu olaylar, galaksinin içindeki ve etrafındaki karanlık madde halesinin dağılımını da değiştirmiştir.

Han, “Samanyolu’nun şekli, karanlık madde halesinin şekliyle yakından ilişkilidir” diyor. “Bu çalışma, karanlık madde halesinin şeklinin nasıl değiştiğini ve bunun Samanyolu’nun evrimine nasıl yansıdığını gösteriyor.”

Araştırma takımı, bu çalışmanın aynı zamanda karanlık maddenin doğasıyla ilgili ipuçları verebileceğini de umuyor. Karanlık madde halesinin şekli, karanlık maddenin kendisiyle nasıl etkileşime girdiğine bağlıdır. Eğer karanlık madde sadece yerçekimiyle etkileşime giriyorsa, hale daha düz olacaktır. Eğer karanlık madde kendisiyle başka yollarla da etkileşime giriyorsa, hale daha eğri olacaktır.

Han, “Karanlık madde halesinin şekli, karanlık maddenin kendisiyle nasıl etkileşime girdiği konusunda bize bir ipucu verebilir” diyor. “Eğer karanlık madde halesi çok eğriyse, bu karanlık maddenin kendisiyle başka yollarla da etkileşime girdiği anlamına gelebilir.”

Araştırmacılar, bu çalışmayı yaparken Samanyolu’nun şeklini ölçmek için kullanılan verilerden de yararlanmışlar. Bu veriler, Avrupa Uzay Ajansının Gaia uydusu tarafından toplanmıştır. Gaia uydusu, Samanyolu’ndaki yaklaşık 2 milyar yıldızın konumunu ve hareketini hassas bir şekilde ölçmektedir.

Han, “Gaia uydusu sayesinde Samanyolu’nun şeklini çok daha iyi anlayabiliyoruz” diyor. “Bu da bize karanlık madde halesinin şekli ve evrimi hakkında daha fazla bilgi veriyor.”

Araştırma takımı, gelecekte Gaia uydusundan daha fazla veri geldikçe Samanyolu’nun ve karanlık madde halesinin şeklini daha da detaylı olarak incelemeyi planlıyor.

NHY/ Nature Astronomy