Yıldızlar Samanyolu’nun Kenarında Daha Yavaş Hareket Ediyor: Galaksinin Çekirdeği Önceden Tahmin Edilenden Daha Az Karanlık madde İçerebilir
Samanyolu galaksisi boyunca yıldızların hızını ölçen MIT fizikçileri, galaktik diskin daha uzağındaki yıldızların, galaksinin merkezine daha yakın olan yıldızlara kıyasla beklenenden daha yavaş hareket ettiğini tespit etti. Bulgular, şaşırtıcı bir olasılığı gündeme getiriyor: Samanyolu’nun yerçekimsel çekirdeği daha önce düşünülenden daha hafif kütleli olabilir ve daha az karanlık madde içerebilir.
Yeni sonuçlar, ekibin Gaia ve APOGEE araçları tarafından alınan verilerin analizine dayanıyor. Gaia, Samanyolu galaksisi boyunca 1 milyardan fazla yıldızın kesin konumunu, mesafesini ve hareketini izleyen yörüngedeki bir uzay teleskobu iken, APOGEE yer tabanlı bir araştırmadır.
Fizikçiler, Gaia’nın galaksideki en uzak yıldızlar da dahil olmak üzere 33.000’den fazla yıldızla ilgili ölçümlerini analiz ederek her bir yıldızın “dairesel hızını” ya da yıldızın galaksi merkezinden uzaklığı göz önüne alındığında galaktik disk içinde ne kadar hızlı döndüğünü belirlediler.
Bilim insanları, her bir yıldızın hızını mesafesine karşı grafiğe dökerek bir dönme eğrisi oluşturdular; bu eğri astronomide maddenin galaksi merkezinden belirli bir mesafede ne kadar hızlı döndüğünü gösteren standart bir grafiktir. Bu eğrinin şekli, bilim insanlarına bir galaksi boyunca ne kadar görünür ve karanlık maddenin dağıldığı hakkında bir fikir verebilir.
MIT’de fizik profesörü olan Lina Necib, “Gördüğümüzde gerçekten şaşırdığımız şey, bu eğrinin belirli bir mesafeye kadar düz, düz, düz kalması ve sonra düşmeye başlamasıydı” diyor. “Bu, dış yıldızların beklenenden biraz daha yavaş döndüğü anlamına geliyor ki bu çok şaşırtıcı bir sonuç.”
Ekip yeni dönme eğrisini, dış yıldızların yavaşlamasını açıklayabilecek bir karanlık madde dağılımına çevirdi ve ortaya çıkan haritanın beklenenden daha hafif bir galaktik çekirdek ürettiğini buldu. Yani Samanyolu’nun merkezi, bilim insanlarının düşündüğünden daha az karanlık madde ile daha az yoğun olabilir.
Necib, “Bu sonuç diğer ölçümlerle bir gerilim yaratıyor” diyor. “Bir yerlerde şüpheli bir şeyler oluyor ve Samanyolu’nun tutarlı bir resmine sahip olmak için bunun nerede olduğunu bulmak gerçekten heyecan verici.”
Ekip sonuçlarını Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde yayınladı. Necib de dahil olmak üzere çalışmanın MIT’deki ortak yazarları ilk yazar Xiaowei Ou, Anna-Christina Eilers ve Anna Frebel’dir.
‘Hiçliğin İçinde’
Evrendeki çoğu galaksi gibi Samanyolu da bir girdaptaki su gibi döner ve dönüşü kısmen diski içinde dönen madde tarafından yönlendirilir. 1970’lerde gökbilimci Vera Rubin, galaksilerin yalnızca görünür madde tarafından yönlendirilemeyecek şekilde döndüğünü gözlemleyen ilk kişiydi.
O ve meslektaşları yıldızların dairesel hızlarını ölçtüler ve ortaya çıkan dönme eğrilerinin şaşırtıcı derecede düz olduğunu buldular. Yani, yıldızların hızı mesafeyle birlikte azalmak yerine bir galaksi boyunca aynı kalıyordu. Başka bir tür görünmez maddenin uzaktaki yıldızlara etki ederek onlara ilave bir itici güç sağlaması gerektiği sonucuna vardılar.
Rubin’in dönme eğrileriyle ilgili çalışması, evrendeki tüm yıldızlardan ve diğer görünür maddelerden daha ağır bastığı tahmin edilen görünmez, bilinmeyen bir varlık olan karanlık maddenin varlığına dair ilk güçlü kanıtlardan biriydi.
O zamandan beri gökbilimciler, uzak galaksilerde benzer düz eğriler gözlemleyerek karanlık maddenin varlığını daha da desteklediler. Gökbilimciler ancak son zamanlarda kendi galaksimizdeki dönme eğrisini yıldızlarla haritalandırmaya çalıştılar.
Ou, “Bir galaksinin içinde otururken dönme eğrisini ölçmenin daha zor olduğu ortaya çıktı” diyor.
2019 yılında, MIT’de fizik profesörü olan Anna-Christina Eilers, Gaia uydusu tarafından yayınlanan daha önceki bir veri grubunu kullanarak Samanyolu’nun dönme eğrisinin haritasını çıkarmaya çalıştı. Bu veriler, galaksinin merkezinden 25 kiloparsek ya da yaklaşık 81.000 ışık yılı uzaktaki yıldızları içeriyordu.
Bu verilere dayanarak Eilers, Samanyolu’nun dönme eğrisinin, diğer uzak galaksilere benzer şekilde hafif bir düşüşle de olsa düz göründüğünü ve çıkarım yoluyla galaksinin muhtemelen çekirdeğinde yüksek yoğunlukta karanlık madde taşıdığını gözlemledi. Ancak teleskop, bu kez galaksinin çekirdeğinden yaklaşık 100.000 ışık yılı uzakta, 30 kiloparsek kadar uzaktaki yıldızları da içeren yeni bir veri grubu yayınladığı için bu görüş artık değişti.
Frebel, “Bu mesafelerde, yıldızların tükenmeye başladığı galaksinin tam sınırındayız” diyor. “Hiç kimse, gerçekten hiçliğin içinde olduğumuz bu dış galakside maddenin nasıl hareket ettiğini araştırmamıştı.”
Tuhaf Gerilim
Frebel, Necib, Ou ve Eilers, Eilers’in ilk rotasyon eğrisini genişletmek için Gaia’nın yeni verilerinin üzerine atladılar. Ekip, analizlerini iyileştirmek için Gaia’nın verilerini, Samanyolu’ndaki 700.000’den fazla yıldızın parlaklık, sıcaklık ve element bileşimi gibi son derece ayrıntılı özelliklerini ölçen APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) ölçümleriyle tamamladı.
Ou, “Tüm bu bilgileri bir algoritmaya aktararak, daha sonra bize bir yıldızın uzaklığı hakkında daha iyi tahminler verebilecek bağlantıları öğrenmeye çalışıyoruz” diye açıklıyor. “Bu şekilde daha uzak mesafelere gidebiliriz.”
Ekip 33.000’den fazla yıldızın kesin uzaklıklarını belirledi ve bu ölçümleri Samanyolu boyunca yaklaşık 30 kiloparsek’e kadar dağılmış yıldızların üç boyutlu bir haritasını oluşturmak için kullandı. Daha sonra bu haritayı, galaksideki diğer tüm yıldızların dağılımı göz önüne alındığında herhangi bir yıldızın ne kadar hızlı hareket etmesi gerektiğini simüle etmek için bir dairesel hız modeline dahil ettiler. Daha sonra Samanyolu’nun güncellenmiş bir dönüş eğrisini üretmek için her yıldızın hızını ve mesafesini bir grafik üzerinde çizdiler.
Necib, “Tuhaflık da burada ortaya çıktı,” diyor.
Ekip, önceki dönüş eğrileri gibi hafif bir düşüş görmek yerine, yeni eğrinin dış uçta beklenenden daha güçlü bir şekilde düştüğünü gözlemledi. Bu beklenmedik düşüş, yıldızların belli bir mesafeye kadar aynı hızla hareket ederken, en uzak mesafelerde aniden yavaşladıklarını gösteriyor. Dış bölgelerdeki yıldızlar beklenenden daha yavaş hareket ediyor gibi görünüyor.
Ekip bu dönüş eğrisini galaksi boyunca var olması gereken karanlık madde miktarına çevirdiğinde, Samanyolu’nun çekirdeğinin daha önce tahmin edilenden daha az karanlık madde içerebileceğini buldu.
Necib, “Bu sonuç diğer ölçümlerle gerilim içinde” diyor. “Bu sonucu gerçekten anlamanın derin yansımaları olacaktır. Bu, galaktik diskin kenarının hemen ötesinde daha fazla gizli kütleye ya da galaksimizin denge durumunun yeniden gözden geçirilmesine yol açabilir. Gelecek çalışmalarımızda Samanyolu benzeri galaksilerin yüksek çözünürlüklü simülasyonlarını kullanarak bu cevapları bulmaya çalışacağız.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Yıldızlar Samanyolu’nun Kenarında Daha Yavaş Hareket Ediyor: Galaksinin Çekirdeği Önceden Tahmin Edilenden Daha Az Karanlık madde İçerebilir
Dünya Benzeri 85 Yeni Ötegezegen Keşfedildi
Yıldızlar Samanyolu’nun Kenarında Daha Yavaş Hareket Ediyor: Galaksinin Çekirdeği Önceden Tahmin Edilenden Daha Az Karanlık madde İçerebilir
One thought on “Yıldızlar Samanyolu’nun Kenarında Daha Yavaş Hareket Ediyor: Galaksinin Çekirdeği Önceden Tahmin Edilenden Daha Az Karanlık madde İçerebilir”
Geri bildirim: Keşfedilmemiş Dünyalar: TOI-1136 ve Altı Egzotik Gezegenin Sırrı