Gökbilimciler, yerel evrenin inanılmaz derecede düz bir yapıya sahip olduğunu ortaya koyan yeni bir araştırmanın sonuçlarını duyurdu. Bu şaşırtıcı keşif, Samanyolu'nun komşu galaksilerin birçoğuyla çarpışmaktan kurtulmasını sağlayabilir. Ancak bir istisna var: Andromeda Galaksisi.
Yıllardır astronomlar, en yakın galaktik komşumuz olan Andromeda'nın bize doğru hızla yaklaştığına, diğer galaksilerin ise bizden uzaklaştığına dair gözlemler yapmaktaydı. Şimdi ise yeni bir çalışma, bu duruma neden olabilecek açıklamayı sunuyor: Galaksileri uzayın derinliklerine doğru çeken devasa, düz bir karanlık madde tabakası.
Karanlık madde, görünür maddeyi dengeleyen ve kendine çeken bir unsurdur. Araştırmacılar, bu ince ve geniş karanlık madde tabakasının, yerel grubun sınırlarının biraz ötesinde yer aldığını ve Samanyolu ile Andromeda arasındaki çekim kuvvetini aşarak diğer komşu galaksileri bizden uzaklaştırdığını belirtiyor. Bu bulgular, 19 Ocak'ta Nature Astronomy dergisinde yayımlandı.
Bilim insanları, bu durumu şöyle özetliyor: "Yakın galaksilerin gözlemlenen hareketleri ve Samanyolu ile Andromeda Galaksisi'nin toplam kütleleri, yalnızca bu 'düz' kütle dağılımıyla doğru bir şekilde açıklanabilir." Gelecekteki simülasyonlar, kütleçekimin çevremizi nasıl şekillendirdiğini ve yerel evrenin neden bu şekilde göründüğünü daha detaylı aydınlatacaktır.
Akışa Kapılmak mı, Akıntıya Karşı Durmak mı?
Galaksilerin genişleyen uzay-zaman dokusu içindeki hareketine Hubble akışı denir. Bu olgu, evrenin genişlemesini 1920'lerde keşfeden astronom Edwin Hubble'ın adıyla anılan Hubble Yasası ile matematiksel olarak tanımlanır. Bu yasa, galaksilerin Dünya'dan uzaklaştığını ve uzaklıkları arttıkça uzaklaşma hızlarının da orantılı olarak arttığını öngörür.
Peki, yaklaşık 2.5 milyon ışık yılı uzaklıktaki Andromeda Galaksisi, neden çoğu büyük ve yakın galaksinin aksine bize doğru saniyede 110 kilometre hızla yaklaşıyor? İlginç bir şekilde, bu uzaklaşan galaksiler, Samanyolu, Andromeda ve Triangulum Galaksisi'ni içeren yerel grubumuzun muazzam kütleçekimsel çekimine karşı koyuyor gibi görünüyor.
Bu kozmik bilmece yarım yüzyılı aşkın süredir devam ediyordu. 1959'da astronomlar, Andromeda ve Samanyolu etrafında karanlık madde olduğuna dair kanıtlar buldu. İki galaksinin Büyük Patlama'dan kalan ilk genişlemeyi tersine çevirebilmesi için, yıldızlarının toplam kütlesinden çok daha büyük bir birleşik kütleye sahip olması gerektiğini hesapladılar.
Meğer Samanyolu ve Andromeda'nın kütlesinin önemli bir kısmı, her iki galaksiyi de çevreleyen ve birbirlerine doğru hızla yaklaşmalarını sağlayan karanlık madde halelerinde bulunuyormuş.
Ancak bu çekimin, yerel grubun dışındaki yakın galaksileri etkilemediği görülüyor. Araştırmanın ortak yazarlarından, Almanya'daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü direktör emeritus'u Simon White, bu durumu şöyle açıklıyor: "Yerel grubun dışındaki galaksiler, aslında Samanyolu'ndan Hubble akışından daha hızlı uzaklaşıyor." White, 8 milyon ışık yılından daha yakın galaksilerin Hubble Yasası'na göre daha yavaş uzaklaştığını, daha uzaklardaki galaksilerin ise bu yasanın öngördüğünden daha hızlı geri çekildiğini ekliyor.
Evreni Sıfırdan İnşa Etmek
Bu gizemi çözmek için araştırmacılar kendi evrenlerini inşa ettiler. Karanlık madde, yerel grubumuz ve hemen dışındaki uzaklaşan galaksiler arasındaki etkileşimleri incelemek için yüzlerce simülasyon çalıştırdılar. Bu simülasyonlar, evrenin başlangıcındaki kütle dağılımlarından yola çıkarak, evrenin en eski ışığı olan kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundan (evrenin henüz 380.000 yaşındayken yayılan ışığı) yerel evrenin gelişimini modelledi. Daha sonra araştırmacılar, modelin Andromeda ve Samanyolu'nun kütlesi, konumu ve hızı gibi yakın galaksilerde gözlemlenen belirgin özellikleri ve yerel grubun hemen dışındaki 31 galaksinin konum ve hızlarını yeniden üretmesini sağladılar.
Bu çalışma, yerel grubun hemen ötesindeki kütlenin, hem karanlık madde hem de görünür maddeden oluşan, milyonlarca ışık yılı boyunca uzanan ve simülasyonun sınırlarının ötesine devam eden devasa, düz bir tabaka halinde dağıldığını ortaya koydu.
Yakın galaksiler bu düz karanlık madde tabakasına gömüldüğü için, yerel grubumuzdan kaynaklanan herhangi bir kütleçekimsel çekim, tabakanın daha uzaktaki kütlesinden gelen kütleçekimsel çekimle dengeleniyor ve bu da onları bizden uzaklaştırıyor.
White'ın belirttiğine göre, eğer kütle yerel grubun etrafında küresel olarak değil de düz bir şekilde dağılmış olsaydı, dışarıdaki galaksiler Samanyolu ve Andromeda'nın kütleçekimsel çekimiyle yavaşlayacağı için Hubble Yasası'na göre daha yavaş uzaklaşıyor olacaktı. Ancak çevredeki maddenin düz dağılımı, bu galaksileri dışarı doğru bir şekilde çekiyor ve bu çekim, Samanyolu ve Andromeda'nın içe doğru çekişini neredeyse tam olarak dengeliyor.
Daha da önemlisi, bu tabakanın üstünde ve altında galaksilerden yoksun, boş bölgeler bulunuyor. Bu tür seyrek bölgeler evrende yaygın olarak görülür ve yerel grubumuz çevresindeki bu derin boşluklar, evrenin erken dönemlerindeki yoğunluğun ortalamanın biraz altında olduğu alanlarda oluşmuştur.
White, "Sonuç olarak bu bölgeler ortalamadan daha hızlı genişledi ve madde dışarı doğru itildi. Bugün bu düşük yoğunluklu bölgeler uzayın büyük bir bölümünü kaplıyor ve kütleçekimsel etkiler maddelerinin çoğunu onları ayıran 'duvarlar' içinde yoğunlaştırdı" diyor.
Deneyleri, Gözlemleri ve Modelleri Uzlaştırmak
Boşlukların konumu büyük önem taşıyor. Bu seyrek bölgeler, mevcut herhangi bir yapının yerel gruba doğru düşeceği yerlerdir; oradaki galaksiler gerçekten bize doğru hareket edecektir. Bu nedenle, Andromeda gibi bize doğru hızla gelen başka hiçbir nesne görmüyoruz, çünkü orada böyle bir hareket yapacak galaksi bulunmuyor.
Genel olarak, kütlenin bu devasa düz tabakası dikkate alındığında, simülasyonlar yakındaki galaksilerin dağılımını ve boşlukları doğru bir şekilde modelledi. Bu da deneysel sonuçları, galaktik hareketlerin astronomik gözlemleri ve lambda soğuk karanlık madde olarak bilinen önde gelen kozmoloji modeliyle uzlaştırdı.
Çalışmanın baş yazarı, Hollanda'daki Groningen Üniversitesi'nden kozmolog Ewoud Wempe, farklı bir açıklamada, "Yerel grubu sonuçta ortaya çıkarabilecek erken evrenin tüm olası yerel konfigürasyonlarını araştırıyoruz. Bir yandan mevcut kozmolojik modelle, diğer yandan yerel çevremizin dinamikleriyle tutarlı bir modelimizin olması harika" dedi.
Araştırmacılar, ilginç bir şekilde, kozmosun daha uzaklarındaki yüksek enlem galaksilerinin, madde tabakasına doğru saatte birkaç yüz kilometre hızla düştüğünün gözlemlendiğini bildiriyor. Boşlukların yönlerinden ek yapıların düşüşünü bulmak, bu çalışmanın sonuçlarını daha da destekleyecektir.
