Galaksiler genellikle yıldızlardan oluşan devasa yapılar olarak bilinir. Ancak bu tanım, galaksilerin içeriğinde bulunan gaz, toz, gezegenler, uydular, kuyrukluyıldızlar, asteroidler ve tabii ki karanlık madde gibi unsurları göz ardı eder.
Galaksilerin bir türü ise büyük ölçüde karanlık maddeden oluşur ve tespit edilmeleri oldukça zordur. Bu galaksilere karanlık galaksi denir ve içlerinde hiç yıldız bulunmaz ya da çok az sayıda yıldız barındırırlar.
Bilim insanları uzun süredir bu tür galaksilerin varlığını teorik olarak ortaya koymuş olsalar da, kanıtlanmaları hep bir varsayım olarak kalmıştır. Düşük yüzey parlaklığına sahip galaksiler ve karanlık galaksi adayları daha önce tespit edilmiş olsa da, yeni yapılan bir araştırma şimdiye kadar bulunan en güçlü adayı ortaya çıkardı. Bu çalışmanın baş araştırmacısı, Toronto Üniversitesi'nde istatistik ve astrofizik alanında doktora sonrası araştırmacı olan Dayi (David) Li.
Aday galaksiye, ikinci aday karanlık galaksi anlamına gelen CDG-2 adı verildi. CDG-2, yaklaşık 300 milyon ışık yılı uzaklıktaki Perseus galaksi kümesinde yer alıyor. Merak uyandıran soru ise şu: Eğer bu kadar karanlıksa, nasıl tespit edilebildi?
Cevap, küresel kümeler (GC) olarak adlandırılan yapılarda yatıyor. Neredeyse tüm galaksilerde bulunan küresel kümeler, yerçekimsel olarak bir araya gelmiş, milyonlarca yıldız içerebilen küresel yıldız gruplarıdır. Bizim galaksimiz gibi sarmal galaksilerin etrafında, bu kümeler genellikle galaktik halede bulunur. Küresel kümelerin kökenleri ve galaksilerin evrimindeki rolleri hala tam olarak anlaşılamamış olsa da, yeni araştırmada önemli bir rol oynadıkları görüldü.
Araştırmacılar, bu çalışmada Hubble Uzay Teleskobu, Avrupa Uzay Ajansı'nın (ESA) Euclid uzay teleskobu ve Japonya'nın Subaru teleskobundan elde edilen verileri kullandı. Bir galaksinin varlığını gösterebilecek sıkı küresel küme gruplarını aradılar. Hubble teleskobu, Perseus kümesinde birbirine yakın dört küresel küme tespit etti.
Daha sonra araştırmacılar, üç teleskoptan elde edilen verilere gelişmiş istatistiksel yöntemler uygulayarak, küresel kümelerin etrafında zayıf bir ışık yansıması olduğunu ortaya çıkardılar. Bu ışık yansıması, bireysel yıldızları tespit edilemeyecek kadar sönük olan altta yatan bir galaksinin varlığına dair güçlü bir işaret olarak yorumlandı.
Çalışmanın baş yazarı Li, yaptığı açıklamada, "Bu, yalnızca küresel küme popülasyonu aracılığıyla tespit edilen ilk galaksidir. Muhafazakar varsayımlar altında, dört küme CDG-2'nin tüm küresel küme popülasyonunu temsil ediyor," ifadelerini kullandı.
Eğer dört küresel kümenin galaksinin tüm küresel küme popülasyonunu oluşturduğu varsayımı doğruysa, araştırmacılara göre bu kümeler galaksinin görünür içeriğinin %16'sını oluşturuyor. Ayrıca, CDG-2'nin yaklaşık altı milyon Güneş benzeri yıldıza eşit parlaklıkta olduğu belirtiliyor.
Araştırmacılar, "Sonuçlarımız, CDG-2'nin ilişkili küresel kümelere sahip en sönük galaksilerden biri olduğunu ve ışığının en az yaklaşık %16,6'sının küresel küme popülasyonunda yer aldığını gösteriyor," şeklinde yazdılar.
Yazarlar ayrıca, "CDG-2'nin dört küresel kümenin rastgele bir gruplanması olmadığına dair yüksek istatistiksel anlamlılık göz önüne alındığında, V12-ACS ve V14-ACS'nin iki görüntüsünü birleştirdik," diye eklediler.
Bu işlemin sonucunu gösteren bir görselde, dört küresel kümenin etrafında son derece dağınık emisyonlar olduğu gözlemlendi. Araştırmacılara göre, bu dağınık emisyonların morfolojisi hem Hubble hem de Euclid verilerinde neredeyse aynı. Bu durum, emisyonların herhangi bir görüntüleme artefaktından kaynaklanamayacağı sonucuna varılmasını sağladı.
CDG-2'nin bu şekilde doğrulanması, CDG-1'i de yeniden gündeme getirdi. CDG-2'deki dağınık emisyonlar, CDG-1 için de benzer kısıtlamalar sağlayabilir.
Yazarlar, "Önceki gözlemler CDG-1 etrafında tespit edilebilir dağınık emisyonlar ortaya koymamış olsa da, CDG-2'nin aşırı doğası, CDG-1'in küresel kümeleri dışındaki yıldız oluşumunun neredeyse hiç olmadığı ya da küresel küme popülasyonlarının zar zor çözündüğü, CDG-2'nin daha da aşırı bir 'ikizi' olup olamayacağı sorusunu akla getiriyor," dediler.
Ayrıca, "Bu doğrultuda, CDG-1'in CDG-2'den bile daha aşırı bir galaksi olabileceği göz önüne alındığında, CDG-1'in daha kaliteli ve yüksek çözünürlüklü gözlemleri zorunludur," diye eklediler.
Araştırmacılar, CDG-1'in küresel kümeleri dışında hiç yıldız içermeyen, yalnızca bir karanlık madde halesi olan ilk galaksi örneği olabileceğini de düşünüyorlar.
Kökeni hakkında ise olası bir senaryo, Perseus kümesindeki diğer galaksilerle olan etkileşimlerin CDG-2'nin yıldız oluşturan gazını sıyırdığı ve geriye karanlık madde bıraktığı yönünde. Küresel kümeler çok sıkı bağlandığı için gelgit kuvvetlerine daha iyi direnebilirler ve galaksinin ilk yıldız popülasyonundan geriye kalan tek şey bunlar olabilir.
Küresel kümelerin kökenleri ve galaksi evrimindeki rolleri hala netleşmemiş olsa da, astronomi alanında kesinlikle önemli bir fayda sağladıkları görülüyor. Bu çalışma, küresel kümelerin karanlık galaksiler için güvenilir bir gösterge olabileceğini kanıtlıyor.
