Karanlık Madde Bilinmezi

Gökbilimciler, karanlık maddenin nasıl davrandığına dair kozmik tarifimizde eksik bir bileşen olabileceğini keşfettiler.

Karanlık maddenin galaksi kümelerindeki dağılımının teorik modelleri ile karanlık maddenin kümeler üzerindeki etkisi hakkındaki gözlemler arasında önemli bir tutarsızlık ortaya çıkardılar.

Bilim insanları, bir süre önce karanlık maddenin evrenin dörtte birinden fazlasını oluşturduğunu fark etmişlerdi, ancak henüz karanlık maddeyi nasıl doğrudan tespit edebileceklerini bulamadılar. Bu tuhaf şey ışığı yaymaz, soğurmaz veya yansıtmaz; adını da buradan alır. Bu yüzden, varlığı yalnızca uzaydaki görünür madde üzerindeki çekim kuvveti ile bilinir. Gökbilimcilerin karanlık maddeyi tespit edebilmelerinin bir yolu, yerçekiminin uzayı nasıl büktüğünü ölçmektir. Bu etki yerçekimsel mercek etkisi olarak adlandırılır. Ancak Science dergisinde yayımlanan yeni bir araştırmaya göre, bazı küçük kümeler uzayı bilim insanlarının beklediğinden çok daha fazla çarpıtıyor.

Araştırmacılar, kümelerdeki küçük ölçekli karanlık madde konsantrasyonlarının beklenenden 10 kat daha güçlü kütleçekimsel merceklenme etkisine sahip olduğunu buldular. Bu kanıt, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ve Şili’deki Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskopu (VLT) tarafından birkaç büyük gökada kümesinin eşi görülmemiş derecede ayrıntılı gözlemlerine dayanıyor.

Bu bulgu, ayrı ayrı galaksilerin içine gömülü bulunduğu bu karanlık madde kümelerinin beklenenden çok daha yoğun olduğunu gösteriyor. Bu, iki anlama gelebilir: Ya araştırmacıların galaksi kümesi davranışını tahmin etmek için kullandıkları bilgisayar simülasyonları ya da kozmologların karanlık madde anlayışları yanlış.

Karanlık maddenin kümelerdeki dağılımı, ışığın bükülmesi veya ürettikleri kütleçekimsel mercekleme etkisiyle haritalanır. Karanlık maddenin kütle çekimi, arka plandaki uzak nesnelerden gelen ışığı büyütüp çarpıtarak, tıpkı bir lunapark aynası gibi bozukluklar ve bazen de aynı uzak galaksinin birden fazla görüntüsünü üretir. Bir kümedeki karanlık madde yoğunluğu ne kadar yüksekse, ışığın bükülmesi o kadar fazla olur.

Bu araştırma için, Hubble’dan alınan net görüntüler, VLT’den gelen spektrum analizleriyle birleştiğinde, ekibin yüksek doğrulukta bir karanlık madde haritası oluşturmasına yardımcı oldu. Ekip arka plan galaksilerin, merceklenmiş görüntülerini topladı; merceklenme çarpıklıklarını ölçerek karanlık maddenin miktarını ve dağılımını hesapladı. Bu gözlemler, gerçek galaksi kümelerinde, simüle edilenlere göre daha fazla yüksek yoğunluklu karanlık madde kümeleri olduğunu gösteriyor.

Gökbilimciler görmeyi bekledikleri büyük çaplı çarpıtmalar arasında, karanlık madde konsantrasyonlarını gizleyen, daha küçük küme gökadalarının konumlarına işaret ettiğinden şüphelendikleri küçük eğilme alanları da tespit ettiler.

Ancak araştırmacılar, karanlık madde haritasını, modellenmiş karanlık maddenin küme galaksilerde neye benzeyebileceğine dair tahminleriyle birleştirdiklerinde, iki sonuç birbiriyle örtüşmedi. Bu, bilim insanlarının karanlık maddenin nasıl davrandığına dair bilmeceyi hâlâ çözemedikleri anlamına geliyor.

NASA’nın planlanan Nancy Grace Roma Uzay Teleskobu, devasa galaksi kümelerinin yerçekimi mercekleme etkisi yoluyla daha da uzak galaksileri tespit edecek. Gözlemler, gökbilimcilerin karanlık madde modellerini daha ileri düzeyde test etmesi için analiz edebilecekleri küme örneklerini çoğaltacak.