Evrenin bilinen en büyük yapısı olan Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı, devasa boyutu nedeniyle mevcut kozmoloji modellerini zorluyordu. Şimdi ise gök bilimciler, evrendeki en güçlü enerji patlamalarından biri olan Gamma Işını Patlamaları'nı (GİP) kullanarak bu yapının daha önce düşündüğümüzden bile daha büyük olduğunu keşfetti. Dahası, ekip Büyük Duvar'ın bazı kısımlarının Dünya'ya sanılandan daha yakın olduğunu da belirledi.
Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı, galaksi süperkümelerinden oluşan bir 'kozmik ağ' filamenti olarak tanımlanıyor. Evrenin ilk galaksilerinin toplandığı ve büyüdüğü bu yapı, adını gök bilimci olma hayali kuran bir kişiden alıyor. Ancak adı tam olarak tanımlayıcı değil çünkü bu yuvarlak şekilli Büyük Duvar, Herkül ve Kuzey Tacı takımyıldızlarının yanı sıra Boötes'ten İkizler'e kadar olan gök küresi bölgesini de kapsıyor.
Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı ilk olarak 2014 yılında keşfedildi. Yeni araştırmayı yürüten ekip, bu yapının boyutunu her zamankinden daha doğru bir şekilde belirledi. Özellikle, yapının daha önce hesaplanandan daha geniş bir radyal aralığa yayıldığını buldular. Bu araştırmadan önce, bilim insanları yakındaki bazı gamma ışını patlamalarının da bu devasa yapının bir parçası olduğunu fark etmemişti.
Bu bulgu oldukça dikkat çekici çünkü Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı'nın zaten 10 milyar ışık yılı genişliğinde, 7,2 milyar ışık yılı uzunluğunda ve yaklaşık 1 milyar ışık yılı kalınlığında olduğu biliniyordu! Bir karşılaştırma yapmak gerekirse, bu boyut, Büyük Duvar'ın en uzun kenarına yan yana 94.000'den fazla Samanyolu galaksisini sığdıracak kadar büyük. Hatta yapının bilinen kısmı, gözlemlenebilir evrenin toplam genişliğinin yaklaşık %10'una denk geliyor.
Gök bilimciler, yapının en uzak kısımlarının doğrulanmasının zor olduğunu belirtiyor. Ancak en ilginç bulgulardan biri, Büyük Duvar'ın en yakın kısımlarının daha önce belirlenenden daha yakınımızda yer alması.
Bizim galaksimiz Samanyolu, 500 milyon ışık yılı genişliğindeki Laniakea adlı farklı bir süperkümenin parçası. Laniakea, Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı'nın yanında oldukça küçük kalıyor. Hatta ekibe göre, Büyük Duvar'ın gerçek boyutu şu anda tam olarak belirlenmiş değil.
Yapılan analizde kullanılan gamma ışını patlaması örnekleminin, yapının maksimum boyutu hakkında kesin üst sınırlar koymak için yeterince büyük olmadığı belirtildi. Yine de, Büyük Duvar'ın daha önce belirlenen 10 milyar ışık yılından daha uzağa uzandığı düşünülüyor. Gök bilimciler, bu yapının karşılaştırılabilecek neredeyse her şeyden daha büyük olduğunu vurguluyor.
Gamma Işını Patlamaları Nasıl Bir Ölçüm Aracı Olabilir?
Gamma Işını Patlamaları (GİP), 2014'teki keşifte ve bu devasa kozmik yapının daha derinlemesine incelenmesinde kilit rol oynadı. Evrendeki en parlak ve en enerjik patlamalar olarak kabul edilen GİP'lerin iki farklı türünün, yıldız kütleli kara delik oluşumunun iki farklı mekanizmasından kaynaklandığı düşünülüyor.
İki saniyeden uzun süren uzun süreli GİP'ler, devasa yıldızların süpernova patlamasına yol açan çekirdek çökmesinden kaynaklanır. Kısa süreli GİP'ler ise, çift yıldız sistemlerindeki nötron yıldızları adı verilen iki ultra yoğun yıldız kalıntısının çarpışması ve birleşmesinden kaynaklandığı düşünülmektedir.
Her iki durumda da, yıldız sisteminin çökmesinden kaynaklanan muazzam enerjiler, göreceli hızda hareket eden parçacık jetleri şeklinde dışarı atılır. Bir jetin ağzından uzakta, parçacıklar tepkimeye girerek gama ve X-ışınları üretirler. Gamma ışını patlamaları o kadar parlaktır ki, inanılmaz derecede uzak mesafelerden görülebilirler.
Gök bilimciler, gamma ışını patlamalarının ölen yıldızlarla veya iki ölü yıldızın çarpışmasıyla ilişkili olması ve yıldızların galaksilerde bulunması nedeniyle, GİP'lerin galaksilerin nerede olduğunu belirlemek için de birer işaretçi görevi görebileceğini söylüyor. Parlaklıkları sayesinde GİP'ler, galaksinin kendisi görülemeyecek kadar sönük olsa bile orada bir galaksi olduğunu gösterebilir.
Gamma ışını patlamalarının muazzam parlaklığı, evrende maddenin nerede bulunabileceğinin işaretçisi olmalarını sağlıyor.
Büyük Duvar, Kozmoloji İçin Fazla mı Büyük?
Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı gibi yapıların bilim insanları için bu kadar kafa karıştırıcı olmasının bir nedeni, çoğu kozmos modelinin dayandığı kozmolojik prensiple ilgilidir.
Kozmolojik prensip, evrenin büyük ölçeklerde homojen ve izotropik olduğunu öne sürer; yani her yöne bakıldığında aynı görünmesi gerekir. Ancak GİP'lerle maddenin konumunu izlemek, durumun böyle olmadığını gösteriyor.
Gamma ışını patlamalarının kümelenmesinin, güney gök yarımküreye kıyasla kuzey gök yarımkürede çok daha belirgin olması şaşırtıcı bir durum olarak değerlendiriliyor.
Yeni makalelerinde, ekip üyeleri kozmolojik prensibe göre, maddenin dağılımı homojen ve izotropik olsaydı, 1,2 milyar ışık yılından daha büyük kozmik yapıların 13,8 milyar yıllık evrende oluşması için yeterli zaman olmaması gerektiğini savunuyor. Dolayısıyla, Dünya üzerindeki kuzeybatı gök küre bölgesine doğru yoğun GİP kümelenmeleriyle işaret edilen, yaklaşık 10 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan ve 10 milyar ışık yılı genişliğindeki Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı, kozmolojik prensibe kesinlikle meydan okuyor.
Bazı teorik kozmolojik modeller bu büyüklükteki yapıları açıklayabilirken, diğerleri açıklayamıyor. Gök bilimcilere göre, tüm bunların ne anlama geldiği konusunda henüz kesin bir sonuca varılmış değil.
Ekip, Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı'nın boyutuna dair bu yeni ipucuna, ağırlıklı olarak NASA'nın Fermi Gamma-ışını Uzay Teleskobu ve Neil Gehrels Swift Gözlemevi tarafından 2018 yılına kadar toplanan 542 GİP verisini kullanarak ulaştı.
Gamma ışını patlamaları, bazı çekincelerle birlikte kozmolojide faydalı birer ölçüm aracıdır. En önemlisi, dağılımları hakkında anlamlı sonuçlar çıkarmak için inanılmaz derecede çok sayıda GİP gözlemine ihtiyaç duyulmasıdır.
Ek olarak, bilim insanları evrenin yapısı hakkında doğru sonuçlar çıkarmak istiyorlarsa, GİP'lerin uzaydaki köken pozisyonlarının yanlış belirlenmesi ortadan kaldırılmalıdır. Bu nedenle, bilim insanlarının Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı hakkında daha iyi bir resim elde etmek için GİP'leri kullanması uzun zaman alabilir.
Bu büyüklükte bir örneklem toplamak yıllar sürdü ve önümüzdeki yakın gelecekte önemli eklemeler beklenmiyor.
Ekip, ilerleyen dönemde bu araştırmada kullanılan örneklemdeki GİP'lerin özelliklerini analiz etmeye devam etmeyi planlıyor.
Gök bilimciler, yapıyı daha önce yapılana göre daha dikkatli ve ayrıntılı bir şekilde incelemeleri gerektiğini belirtiyor. İlerleyen dönemde, mevcut sınırlamaların üstesinden gelmek için yeni görevler (uydu/teleskop projeleri) önemli olacak. Araştırmacılar, GİP çalışmalarında devrim yaratmak üzere tasarlanan önerilmiş bir görevin (THESEUS) geliştirilmesine aktif olarak katkıda bulunuyorlar.
Eşsiz hassasiyeti ve gök kapsama alanı ile 'Geçici Yüksek Enerji Kaynakları ve Erken Evren Araştırıcısı' anlamına gelen THESEUS adlı bu görevin, bilinen GİP sayısını, özellikle büyük kozmik mesafelerdeki veya yüksek kırmızıya kaymalı olanları, önemli ölçüde artırması bekleniyor.
Bu durum, Herkül-Kuzey Tacı Büyük Duvarı'nı tüm kapsamıyla haritalamak için nihayet gerekli gözlemsel dayanağı sağlayabilir ve büyük ölçekli yapı oluşumunu ve kozmik ağı anlamada bir çığır açabilir.
