Gökbilimcilere yeni bilmece doğdu: Karanlık maddesi olmayan galaksi

Fizikçiler evrendeki maddenin büyük bir kısmının görünmez maddeden oluştuğuna ve bu maddeyi ancak görebildiğimiz yıldızlar ve galaksiler üzerindeki dolaylı etkileri sayesinde bildiğimize inanıyor. ‘Deliler mi ne?’ diye düşünmeyin hemen. Bu karanlık madde olmasaydı, gördüğümüz evren hiçbir anlam ifade etmezdi.

Karanlık maddenin var olduğunu düşünmemizin nedeni, kütleçekiminin etkilerini galaksiler üzerinde görebilmemizden. Görebildiğimiz uzak galaksilerin çoğu bu gizemli maddeden oluşan bir haleyle çevrelenmiş gibi. Ancak bu maddeye karanlık madde denmesinin nedeni ışık yaymaması, ışığı emmemesi veyahut yansıtmaması. Bu da tespit edilmesini bir hayli zorlaştırıyor.

Evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 85’ini oluşturan karanlık maddenin, Perseus Galaksi Kümesi’nin bir parçası olan NGC 1277 galaksisinde olmadığı düşünülüyor. Dünya’dan yaklaşık 240 milyon ışık yılı uzakta bulunan galaksi, karanlık maddenin olmadığı tespit edilen ilk yıldız, gezegen, toz ve gaz topluluğu. La Laguna Üniversitesi’nde araştırmacı ve keşfin ardındaki lider olan Sebastien Comeron, “Bu sonuç, karanlık maddeyi içeren kozmolojik modellerle hiç uyuşmuyor” diyor.

Kabul edilmiş evren modeline meydan okuyor

Kozmik bir kalıntı olarak kabul edilen NGC 1277, çevresindeki diğer galaksilerle çok az etkileşime girdiği için sıra dışı kabul ediliyor. NGC 1277 gibi galaksilerin, evrenin erken dönemlerinde var olan dev galaksilerin kalıntıları olduğu düşünülüyor. Bu nedenle gökbilimciler, ilk galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamak için bu kalıntılara yöneliyor.

Comeron ve meslektaşları da bu emelle çıktıkları yolda NGC 1277’yi integral alan spektrografı adındaki bir aletle gözlemledi. Bu sayede galaksinin hareketinin bir haritası çıkarıldı, kütlesi ve bu kütlenin nasıl dağıldığı belirlendi.

Bu illüstrasyon, karanlık madde halesiyle sarılmış geleneksel bir galaksiyle, söz konusu gizemli maddeden yoksun NGC 1277’yi gösteriyor. Fotoğraf: NASA, ESA

Astronomy and Astrophysics dergisinde yayımlanan çalışma, NGC 1277’nin toplam kütlesinin dağılımının; yıldız, toz, gaz ve gezegenlerin kütlesinin dağılımıyla aynı olduğunu ortaya koydu. Bu da galaksinin yarıçapı içinde yüzde 5’ten daha büyük bir karanlık madde içeriğinin olamayacağı anlamına geliyor. Öte yandan bulgular, galaksinin hiç karanlık madde içermemesinin de ihtimaller dahilinde olduğunu gösteriyor.

Ne var ki standart evren modeli de dahil olmak üzere şu anda tercih edilen kozmik evrim modellerine göre, NGC 1277’nin yüzde 10 ila 70 arasında karanlık maddeden oluşması gerekiyor. Ekipten Ignacio Trujillo, “Gözlemlerimiz ile beklenen şey arasındaki bu tutarsızlık bir bilmece, hatta standart model için bir meydan okuma” diyor.

Karanlık maddesine ne oldu?

Keşfin ardındaki bilim insanlarının, galaksinin neden karanlık maddesinin olmadığına dair birkaç fikri var. Ekipten Anna Ferre-Mateo, “Teorilerimizden biri, galaksinin içinde bulunduğu galaksi kümesinin çevresindeki ortamla olan kütleçekimsel etkileşimin karanlık maddeyi ortadan kaldırması” diyor. Diğer teori ise galaksinin oluştuğu dönemde karanlık maddenin sistem dışına itilmesi ve bunun da kalıntı galaksiyi meydana getirmiş olması.

Bununla birlikte ekip her iki teoriden de tam olarak memnun olmuş sayılmaz. Dolayısıyla La Palma’daki Roque de los Muchachos Gözlemevi’nde bulunan William Herschel Teleskobu ile NGC 1277’yi gözlemlemeye devam edecekler.

Karanlık maddenin alternatiflerini çürütebilir

Gelecekteki çalışmalar, bu kalıntı galaksinin evrenin en gizemli formundan yoksun olduğunu kanıtlasa bile, bilim insanları bunun karanlık maddenin varlığını tam anlamıyla şüpheye düşürmeyeceğini düşünüyor. Yine de ekip, bu bulguların karanlık madde modellerine alternatif oluşturan değiştirilmiş yerçekimi teorilerine meydan okuyacağına inanıyor.

Trujillo, “Belirli bir galaksideki karanlık madde kaybolabilir, ancak değiştirilmiş yerçekimi yasası evrensel olmalıdır, istisnası olamaz. Dolayısıyla karanlık maddesi olmayan bir galaksi, karanlık maddeye alternatif oluşturduğu düşünülen bu yasanın çürütülmesi anlamına geliyor” dedi.

Yine de ekip tekrardan uyarıyor: Kesin cevaplara ulaşmak için daha fazla çalışma yapılması şart. Şimdilik büyük bir galaksinin nasıl olur da karanlık madde olmadan var olabildiği bir bilmece.

James Webb, karanlık maddeden güç alan ‘karanlık yıldızlar’ı yakalamış olabilir