Gökbilimciler, uzayın derinliklerinde, bükülmüş ışık halkasının içinde şaşırtıcı derecede küçük bir 'karanlık nesne' keşfetti. Bu rekor kıran bulgu, kozmoloji alanında büyük etkileri olacak olan karanlık maddenin gizemli kimliğine ışık tutabilir.
Görünmez karanlık madde yığını olduğu düşünülen bu gizemli nesne, Dünya'dan yaklaşık 10 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan ve "Einstein halkası" olarak adlandırılan B1938+666 içinde tespit edildi. Halkayı oluşturan parlak hale (siyah-beyaz görüntülerde karanlık görünüyor), öndeki bir galaksinin etrafında bükülen uzak bir galaksinin ışığından meydana geliyor. Bu durum, Albert Einstein'ın 1915 tarihli genel görelilik teorisinde ilk kez ortaya attığı kütleçekimsel mercekleme etkisinin bir sonucudur.
Kütleçekimsel mercekleme, ışığı sadece bükmekle kalmaz, aynı zamanda önemli ölçüde büyütür. Mercekleme yapan nesne, uzak nesne ile gözlemci arasında mükemmel bir hizalanmada olduğunda, ışık ön plandaki nesnenin etrafında bir halka şeklinde bükülerek "Einstein halkası"nı oluşturur. Ancak, mükemmel olmayan bir hizalanma, çaprazlar, zikzaklar ve hatta soru işaretleri gibi başka ilginç şekiller de yaratabilir.
B1938+666, 1990'larda keşfedilmişti. Ancak son zamanlarda yayımlanan iki yeni çalışmada, araştırmacılar bu kütleçekimsel olarak mercekleşmiş nesneyi daha yakından incelediler. Halkanın dış kısmındaki belirgin bir radyo dalgası yayında (görüntüde kırmızı ve sarı renkte gösteriliyor) hafif bir salınım tespit ettiler ve bunun gizli bir nesnenin neden olduğu kütleçekimsel bir bozulma olduğunu fark ettiler.
Yeni çalışmalardan birinin ortak yazarı olan, Hollanda'daki Groningen Üniversitesi ve Güney Afrika'daki Pretoria Üniversitesi'nden gökbilimci John McKean, "İlk yüksek çözünürlüklü görüntüden itibaren, yerçekimsel arkta bir daralma hemen fark ettik, bu da bir şeylerin peşinde olduğumuzun açık işaretiydi," dedi. "Yalnızca biz ve uzak radyo galaksisi arasında başka küçük bir kütle yığını bunu yapabilir."
Keşfedilen nesne, Güneş'ten yaklaşık 1 milyon kat daha kütleli. Bu kulağa çok gibi gelse de, aslında kütleçekimsel mercekleme yoluyla tespit edilen en küçük kütleli nesne rekorunu elinde tutan önceki nesneden yaklaşık 100 kat daha küçüktür.
Araştırma ekipleri, bu nesneyi Batı Virginia'daki Green Bank Teleskobu, New Mexico'daki Very Long Baseline Array ve Avrupa Very Long Baseline Interferometry Network gibi dünyanın dört bir yanındaki radyo gözlemevlerinden gelen verileri birleştirerek ortaya çıkardı. Bu, araştırmacıların Dünya boyutunda bir teleskopun eşdeğer gözlem gücüne ulaşmalarını sağladı ve bu tür hassas bir dalgalanmayı tespit etmelerine yardımcı oldu. Ancak o kadar çok veri vardı ki, araştırmacılar verileri sıralamak için yeni bir yol bulmak zorunda kaldılar.
Yeni çalışmalardan bir diğerinin ortak yazarı ve Almanya'daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden gökbilimci Simona Vegetti, "Veriler o kadar büyük ve karmaşık ki, onları modellemek için yeni sayısal yaklaşımlar geliştirmek zorunda kaldık. Bu, daha önce hiç yapılmadığı için kolay olmadı," dedi.
Araştırmacılar tam olarak emin olamasalar da, yeni nesnenin evrenin bilinen %27'sini oluşturan ve ışıkla etkileşime girmeyen görünmez madde olan karanlık maddenin küçük bir yığını olduğuna inanıyorlar. Kütleçekimsel merceklemenin karanlık maddeyi tespit etmenin ve ölçmenin tek yollarından biri olması ve Einstein halkaları ile diğer bükülmüş nesnelerin karanlık maddenin gerçek kimliğini ortaya çıkarmadaki en büyük silahlarımızdan olması göz önüne alındığında bu şaşırtıcı değil.
Bunun gibi izole karanlık madde yığınlarının bulunması, özellikle karanlık maddenin yalnızca nispeten yavaş hızlarda bir araya gelebileceğini ve dolayısıyla nispeten düşük miktarda enerji yayacağını öne süren "soğuk karanlık madde teorisini" test etmek için faydalıdır.
Araştırmacılar, bu tür yığınların şu anda farkında olduğumuzdan çok daha yaygın olduğunu tahmin ediyor. Vegetti, "Her galaksinin, kendi Samanyolu galaksimiz de dahil olmak üzere, karanlık madde yığınlarıyla dolu olmasını bekliyoruz, ancak onları bulmak ve topluluğu var olduklarına ikna etmek büyük miktarda sayısal analiz gerektiriyor," dedi.
Araştırmacılar, bugüne kadar yalnızca üç benzer küçük, potansiyel karanlık madde yığını tespit edildiğini belirtti. Ancak yeni metodoloji, mevcut Einstein halkaları etrafında daha fazla yığın spottingini kolaylaştıracak ve James Webb Uzay Teleskobu sayesinde bilinen halkaların sayısı da hızla artıyor; bu teleskop, halkaları bulmada olağanüstü bir başarı gösterdi.
Yeni çalışmalardan bir diğerinin ortak yazarı ve Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden gökbilimci Devon Powell, "Birini bulduğumuza göre, soru şimdi daha fazlasını bulup bulamayacağımızdır," dedi.
