Evrene Dair Yeni Bulgular: Kayıp Madde ve Karanlık Enerji Üzerine Çalışmalar

Evrenin madde ve enerji yapısının yalnızca yüzde 5’inin yıldızlar, gezegenler, insanlar ve galaksiler gibi "normal madde" ile oluşturulduğu belirtiliyor. Kalan kısmın ise karanlık madde ve karanlık enerjiden oluştuğu düşünülüyor. Ancak bu iki gizemli bileşenin mahiyeti hakkında hala net bilgiler mevcut değil.

Öte yandan, normal madde konusunda da ciddi belirsizlikler söz konusu. Uzun bir süre bu maddenin üçte birinden fazlası dikkate alınmamıştı. Daha önce geliştirilmiş kozmolojik modeller, kayıp kısmın galaksiler arasındaki boşluklarda bulunduğunu öne sürse de bu teori henüz doğrulanamamıştı.

Simülasyonlar, kayıp maddenin galaksiler arasındaki boşluklarda, yani kozmik ağın ince iplikçiklerinde yer aldığını göstermişti. Şimdi ise çeşitli yöntemler kullanan iki bağımsız araştırma ekibi, bu maddenin gerçekten o bölgelerde mevcut olduğuna dair veriler elde etti.

FRB'lerin Kullanımı

Devasa ve parlak galaksileri tespit etmek genellikle daha kolayken, galaksiler arası düşük yoğunluktaki gazları yakalamak oldukça güçtü.

Bu zorluğun üstesinden gelmek için bilim insanları, olağanüstü güçlü ve kısa süreli radyo sinyalleri olan Hızlı Radyo Patlamaları (Fast Radio Bursts – FRB) metodunu kullanmaya başladılar. Bu sinyaller, galaksiler arası ortamdan geçerken frekansları genişliyor ve bu yayılma miktarı, arada bulunan maddenin yoğunluğunu ölçmeyi sağlıyor.

Çalışmanın başyazarı, Harvard Üniversitesi’nden Dr. Liam Connor, “FRB'ler, galaksiler arası ortamın sisini aydınlatıyor. Işığın yavaşlama oranını hassas bir şekilde ölçerek bu görünmeyen bulanıklığı değerlendiriyoruz” şeklinde açıklama yaptı.

Bu araştırmada toplam 69 FRB incelendi. Yakın olanların 11,7 milyon ışık yılı, en uzaktaki FRB 20230521B ise 9,1 milyar ışık yılı mesafeden geldiği ve şu an bilinen en uzak FRB unvanına sahip olduğu belirtildi.

Radyo dalgalarıyla elde edilen bu bulgular, X-ışını gözlemleriyle de doğrulandı. Galaksiler arası gaz milyonlarca derecede bulunduğundan dolayı zayıf da olsa X-ışını yaymakta. Ancak yoğunluğun oldukça düşük olması nedeniyle X-ışını gözlemleri oldukça zor.

Bu süreçte Avrupa Uzay Ajansı'nın XMM-Newton uydusu ve Japonya’nın Suzaku X-ışını teleskobu devreye girdi. Suzaku, zayıf gazı tespit ederken, XMM-Newton bu gazın içindeki ve arkasındaki diğer kaynakları belirledi. İki teleskop, Dünya’dan 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki Shapley Süperkümesi'ni araştırdı; bu yapı, Güneş’in kütlesinin 10 milyon milyar katına sahip olup, 8 binden fazla galaksi barındırıyor.

Araştırmacılar, süperkümenin iki ucu arasında 23 milyon ışık yılı uzunluğunda bir madde ipliği (filament) olduğunu öne sürdü. Bu, Samanyolu'nun çapının 230 katına denk geliyor. Sonunda gerçekleştirilen ölçümler bu filamentteki gaz miktarının, kozmolojik modellerle birebir örtüştüğünü gösterdi.

Çalışmanın başyazarı, Hollanda’daki Leiden Gözlemevi’nden Konstantinos Migkas, “Sonuçlarımız ilk kez kozmoloji modelleri ile tam bir uyum sağladı. Bu daha önce hiç görülmemiş bir durum” dedi. “Görünüşe göre simülasyonlar başlangıçtan beri doğruymuş.”

Evrenin Yapısını Anlamak

Bilim insanları, galaksilerin evrende rastgele dağılmadığını; aksine, kozmik ağ adı verilen geniş bir yapının parçaları olduğunu vurguluyor. Bu ağ; galaksiler, gaz bulutları ve galaksi kümelerinin birbirine bağlandığı dev bir örümcek ağına benziyor.

Kayıp maddenin bu ağda yer aldığının kanıtlanması, evrenin nasıl oluştuğunu ve nasıl evrileceğini anlamak için büyük bir ilerleme kaydedilmesi anlamına geliyor. Aynı zamanda, evrende yaşam, galaksi oluşumu ve büyük ölçekli yapıların davranışlarıyla ilgili teorilere daha sağlam bir temel sunuyor.

FRB verilerine dayanan bu çalışma, Nature Astronomy dergisinde yayımlanırken; Shapley Süperkümesi’ndeki gaz filamentine dair ölçümler de Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanan bir makalede ortaya kondu.