Gök yüzünün yeni bir analizi, Evren'in görünür maddesinin kayıp yarısının nerede saklandığını nihayet doğruladı.
Bu 'kayıp' madde, galaksilerin etrafındaki boşlukta, devasa, görünmez iyonize hidrojen bulutları şeklinde pusuya yatmış durumda. Normalde bu bulutları görmek neredeyse imkansızdır. Ancak, uluslararası bir astronom ve astrofizikçi ekibi, bu bulutların yıldızların arasındaki karanlıkta saklandığı yerleri ortaya çıkaran özel bir teknik geliştirdi.
Yapılan kapsamlı gözlemler, Evren'in kayıp maddesinin yarısının, galaksilerin aktif çekirdeklerinden daha uzağa savrulmuş, galaksiler arası hidrojen sisi şeklinde olduğunu doğruluyor.
Araştırmacılar, galaksiden yeterince uzağa gidildiğinde, kayıp gazın tamamının bulunabileceğini düşünüyor. Ancak daha kesin sonuçlar için simülasyonlarla dikkatli bir analiz yapılması gerektiğini belirtiyorlar.
Evren'in madde-enerji dağılımının yaklaşık yüzde 5'i normal, yani baryonik maddeden oluşur; gerisi ise karanlık madde (yüzde 27) ve karanlık enerjidir (yüzde 68). Karanlık madde ve karanlık enerji apayrı konular olsa da, Kayıp Baryonik Madde Gizemi onlarca yıldır bilim insanlarının kafasını kurcalıyordu.
Sorun şuydu ki, bu maddenin büyük bir kısmının nerede olduğunu bilmiyorduk. Evren'in atomlarının yaklaşık yüzde 90'ı ve kütlesinin yüzde 73'ü hidrojenden oluşur. Dolayısıyla, kayıp baryonik maddenin büyük bir kısmı hidrojendi. Bilim insanları, Evren'in hidrojeninin yüzde 50'sinden fazlasını 'kaybettiğimizi' tahmin ediyordu.
Uzaydaki hidrojen, radyasyonla iyonize olarak hafifçe parlayabilir. Ancak galaksiler arasındaki boşlukta gaz o kadar dağılmış ve parlaklık o kadar zayıf ki, bunu doğrudan tespit etmek zordur.
Ancak görünmez bir hidrojen bulutunu aramanın birden fazla yolu var. Son zamanlarda popülerlik kazanan bir yöntem, ardındaki ışıktaki değişimlere bakmaktır. Bu ışık, Evren'in ilk ışığı olarak kabul edilen ve tüm evrene yayılan kozmik mikrodalga arka plan (CMB) ışımasıdır.
CMB, Evren'de gördüğümüz her şeyin arkasındadır, gözlemlenebilir Evren'in sınırıdır. Bu nedenle gazın nerede olduğunu görmek için bir arka plan ışığı olarak kullanılabilir.
Bu ışık, iyonize hidrojenin yaygın bulutlarından geçerken, gazdaki elektronlardan saçılması nedeniyle parlaklaşabilir veya sönükleşebilir. Buna Sunyaev-Zel'dovich etkisi denir. Ancak tahmin edebileceğiniz gibi, kozmik mikrodalga arka plan da çok zayıf ve görülmesi zordur.
İşte bu noktada 'istifleme' tekniği devreye giriyor. Çok sayıda gözlemi alıp, gerçekten çok zayıf özellikleri vurgulamak için onları üst üste bindiriyorsunuz. Araştırmacılar, Samanyolu'ndan 8 milyar ışık yılı yarıçapındaki bir alanda bulunan bir milyondan fazla parlak kırmızı galaksi için bu tekniği uyguladılar.
Sonuçları, bu galaksileri saran hidrojen halesinin düşündüğümüzden çok daha büyük olduğunu gösterdi. Hatta halelerin, bu gözlemlerin bile tespit edebildiğinden daha büyük olabileceği olasılığını ortaya çıkardı.
Yapılan ölçümler, kayıp gazın tamamının bulunduğu fikriyle kesinlikle uyumlu.
Ancak astronomide sıklıkla olduğu gibi, bu keşif de yeni soruları beraberinde getiriyor. Hidrojen haleleri, hem galaksinin dışından üzerine düşen gazla beslenir hem de galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin aktif fazlarından etkilenir.
Kara delik yüksek hızda beslendiğinde, manyetik alanı devasa malzeme jetleri fırlatabilir. Bu jetler galaksiler arası uzayda milyonlarca ışık yılı mesafeye ulaşabilir ve güçlü rüzgarlar her yöne doğru eserek galaksinin içindeki gazı dışarı iter, bu da yıldız oluşumunu (yıldızlar gazdan oluştuğu için) engeller.
Beklenenden daha büyük halelerin keşfi, kara delik aktivitesinin epizodik (dönemsel), yani açılıp kapanan bir yapıda olabileceğini düşündürüyor. Bu durum, aniden canlandığı görülen uykudaki kara deliklerle ilgili diğer ilginç gözlemlerle de tutarlı. Bu bilgi, galaksi evrimi modellerimiz açısından büyük önem taşıyor.
Ancak bu sadece bulmacanın bir parçası. Evren'in kayıp baryonlarını haritalamaya yönelik diğer girişimler, bu maddenin bir kısmının, kozmik ağı oluşturan, galaksileri geniş mesafeler boyunca birbirine bağlayan karanlık madde filamentlerinde bağlı olduğunu gösteriyor. Ekibin çalışması, astronomlara hidrojeni aramak için yeni bir yol sundu; şimdi sadece parçaları bir araya getirmeleri gerekiyor.
Araştırmacılar, bu çalışmanın heyecan verici yeni bir araştırma alanının kapısını araladığını belirtiyorlar. Gaz ve karanlık madde arasındaki bağlantıyı anlamak, gelecekteki kozmoloji analizlerine yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda galaksi oluşumu ve evrimi hakkındaki anlayışımızı da geliştirecektir. Bu makale, büyük kozmolojik gözlem çağında kozmik gazın karmaşıklıklarını çözmeyi amaçlayan büyüyen çalışmalar dizisine önemli bir parça ekliyor.
