Uzayda milyarlarca yıldır var olan bir yıldız kümesi, yavaş yavaş dağılıyor ve yıldızları uzayda bir şerit oluşturuyor. Bu şerit, bilim adamlarına evrenin en büyük gizemlerinden biri olan karanlık madde hakkında yeni bir araştırma yolu sunuyor.
Uluslararası bir araştırma ekibi, Northwestern Üniversitesi'nden bir astrofizikçi de dahil olmak üzere, Samanyolu dışında ilk kez gözlemlenen bir yıldız akışını tespit etti. Bilim adamları, bu tür akışların diğer galaksiler etrafında da var olabileceğini uzun süredir öngörüyorlardı, ancak bunların aşırı zayıflığı onları tespit etmeyi zorlaştırıyordu.
Yeni keşfedilen akış, bilim adamlarına karanlık madde hakkında yeni bir araştırma aracı sunuyor. Araştırmacılar, akışın şeklini analiz ederek galaksinin kütle çekim alanını yeniden yapılandırdı ve görülemeyen karanlık maddenin yıldızların yörüngesine nasıl etki ettiğini belirledi.
Bu bulgular, bilim adamlarına karalık maddenin birçok farklı galaksi ve evren boyunca nasıl dağıldığını araştırması için yeni bir yol sunabilir. Çalışma, 12 Ağustos'ta Nature dergisinde yayımlandı.
"Yıldız akışındaki yıldızlar neredeyse aynı yörünge boyunca seyahat ediyor ve bu yörünge galaksinin kütle çekimi tarafından şekilleniyor" dedi Northwestern Üniversitesi'nden Tjitske Starkenburg. "Bu kütle çekimini modelleyerek, galaksinin toplam kütlelerini tahmin edebiliriz. already-visible-matter gibi yıldızlardan gelen kütle miktarını yaklaşık olarak biliyoruz, geri kalanı ise karalık madde olmalıdır."
Starkenburg, extragalaktik astronomi uzmanı ve Northwestern Üniversitesi Merkez için İnterdisipliner Araştırma ve Astrofizik Merkezi'nde araştırma asistanı profesörüdür. Çalışma, Kopenhag Üniversitesi'nden Julie Kiel Holm ve Danimarka Teknik Üniversitesi'nden Sarah Pearson tarafından ortaklaşa yürütüldü.
Samanyolu Dışında İlk Yıldız Akışı Bulundu
Küresel kümeler, kütle çekimi tarafından bir arada tutulan yoğun yıldızlar gruplarıdır. Bir küme, ev sahibi galaksisi etrafında seyahat ederken, galaksinin kütle çekimi yavaş yavaş yıldızları kümeden ayırabilir.
Bu yıldızlar her yöne dağılmaz. Bunun yerine, neredeyse aynı yörünge boyunca devam eder ve uzun, ince yıldız akışları oluşturur, maruz kaldıkları kütle çekim kuvvetleri hakkında bilgi saklar.
Bilim adamları, Samanyolu içinde küresel kümelerden oluşan dozensen akışları tanımlamışlardır. Ancak şimdiye kadar, başka bir galaksi içinde benzer bir akış tespit edilmemiştir. Bu yapılar genellikle o kadar fainttır ki, ev sahibi galaksilerinin ışığında kaybolurlar.
Kırılma, NASA'nın Hubble Uzay Teleskobu'ndan arşiv gözlemleri sunan çalışma yazarları David Sand ve Catherine Fielder tarafından geldi. Çalışma yazarı David Hendel, UGC 9050-Dw1 galaksisinin resimlerini incelerken, bir yıldız akışına benzeyen bir yapı fark etti.
UGC 9050-Dw1, Dünya'dan yaklaşık 115 milyon ışık yılı uzaklıktadır. Galaksi, nispeten az sayıda yıldız içerdiğinden, akışın daha kolay ayırt edilebilmesi için anormal derecede karanlık bir arka plan sunar.
Karanlık Maddeyi Ölçmenin Yeni Bir Yolu
Keşfin önemi, yalnızca akışın kendisinin keşfedilmesinden öteye gider. Araştırmacılar, ilk kez bir küresel küme yıldız akışının Samanyolu dışında bir galaksi etrafında karalık madde araştırması için kullanılabileceğini gösterdiler.
Karanlık madde, evrendeki tüm maddenin yaklaşık %85'ini oluşturur. Işıma çıkarmadığı veya yansıtmadığı için doğrudan gözlemlenemez. Bunun yerine, yıldızlar, galaksiler ve diğer görünür nesneler üzerindeki kütle çekimi etkileri aracılığıyla tespit edilir.
Akış bir kez tanımlanır tanımlanmaz, ekip binlerce bilgisayar simülasyonu çalıştırdı. Araştırmacılar, farklı küresel küme özelliklerinin ve olası karalık madde dağılımının kombinasyonlarını test etti ve hangilerinin akışın gözlemlenen görünümünü yeniden üretebileceğini belirledi.
En yakın gözlemi taklit eden modeller, UGC 9050-Dw1'in toplam kütlelerini ve kütlelerin galaksi boyunca nasıl dağıldığını yeni tahminler sağladı. Sonuçlar, UGC 9050-Dw1'in büyük miktarda karalık madde içerdiğini gösterdi, ki bu da bilim adamlarının ultra-diffuse bir galaksi için beklediği şeydi.
"Sonuçlarımız, önceki çalışmaların ve onların bu ultra-diffuse galaksi hakkında neler gösterdiğinin tutarlıdır" dedi Kiel Holm. "Bu galaksi türünde tamamen yeni bir araçla ölçüyoruz ve bu yöntemin kendi galaksimiz dışında da işe yaradığını gösteriyoruz."
Yıldız Akışları Karanlık Madde Yapısını Açığa Çıkarabilir
Şu anki analiz yalnızca bir galaksiye odaklansa da, bu bulgu diğer birçok galaksi etrafındaki benzer yıldız akışlarının araştırılması için yol açabilir. Daha büyük bir örneklem ile, bilim adamları karalık maddenin nasıl davrandığını ve nasıl dağıldığını daha fazla öğrenebilir.
İnce yıldız akışları özellikle değerli olabilir, çünkü küçük karalık madde konsantrasyonları bunları bozabilir ve görünür boşluklar veya küme oluşturabilir.
"İnce yıldız akışları, küçük karalık madde konsantrasyonlarından geçtikleri zaman boşluklar veya küme geliştirebilir" dedi Starkenburg. "Bilim adamları, Samanyolu içindeki akışlarda bunun olup olmadığını uzun süredir tartışıyor. Eğer bunu doğrulayabilirsek, karalık maddenin nasıl dağıldığını ve temel doğasını öğrenmek için tamamen yeni bir yol elde edeceğiz."
Yeni Teleskoplarla Daha Fazla Akış Bulunabilir
Gelecek gözlemevleri, bu kaçak yapıları çok daha kolay bir şekilde bulmayı sağlayabilir. Avrupa Uzay Ajansı'nın Euclid misyonu ve NASA'nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, Hubble'dan çok daha büyük bir alan taraması yapacak şekilde tasarlandı, bu da bilim adamlarının diğer galaksiler etrafındaki yıldız akışlarını tespit etme olasılığını artırıyor.
"Hubble Uzay Teleskobu verilerini kullanarak ve yer tabanlı teleskop verilerini onaylayarak başka bir galaksi etrafında bir yıldız akışını keşfetmek heyecan verici" dedi Starkenburg. "Bu, Roman Uzay Teleskobu gibi yeni teleskopların ortaya çıkması için çok umut verici. Roman Uzay Teleskobu, Hubble'ın gördüğü alanın 100 katı daha büyük bir alanı görebilecek."
Çalışma, "Samanyolu Dışında İlk Küresel Küme Yıldız Akışı Kanıtı" başlığıyla yayımlandı ve VILLUM FONDEN (ödül numarası VIL53081) ve Avrupa Birliği (BeyondSTREAMS ödül numarası 101115754) tarafından desteklendi. Starkenburg, ayrıca NSF (hibe numarası AST-2510183) ve NASA (hibe numaraları 22-ROMAN22-0055 ve 22-ROMAN22-0013) tarafından sağlanan desteği memnuniyetle kabul etti.
