Karanlık maddesiz ikinci bir hayalet galaksi keşfedildi…

İronik olarak, karanlık maddesi ciddi bir şekilde eksik olan iki galaksi bulundu. Bu durum araştırmacıları, gizemli materyalin varlığını açıklayabilmek için zora soktu. 

df2

NGC1052-DF2, yaklaşık 60 milyon ışıkyılı uzaklıktaki büyük ama çok dağınık bir gökadadır. Göz ardı edilebilir miktarda karanlık madde içerdiği düşünülen galaksinin bu görüntüsü, Hubble Uzay Teleskobu’ndaki Gelişmiş Kamera ile yakalandı.

Bir yıl önce, gökbilimciler neredeyse tamamen karanlık maddeden yoksun bir galaksiyi keşfettiklerinde şaşkınlıktan neredeyse dillerini yuttular. Bu galaksinin, evrenin kütlesinin yüzde 85’ini oluşturduğu düşünülen belirsiz maddeden yoksun olduğunu belirten haberler yayıldığında, bazı araştırmacıların nefretle ilgisini çekti ve diğerlerini de anlaşılır derecede şüphede bıraktı.
Yayınlanan yeni çalışmada,  NGC 1052-DF2 (kısaca DF2) olarak adlandırılan 60 milyon ışıkyılı uzaklıktaki hayalet gibi bir galaksinin neredeyse hiç farkedilir karanlık madde olmadığını doğruladılar. Ayrıca, 20 Mart’ta yayınlanan ikinci bir araştırmada , DF4 olarak adlandırılan karanlık ve karanlık göbeği olan başka bir dağınık galaksinin keşfedildiğini açıklandı.

Birlikte ele alındığında, yeni araştırmalar DF2’nin yalnız olmadığını, bunun yerine kendilerini karanlık madde bağlarından kurtaran daha büyük ve daha önce bilinmeyen bir gökada popülasyonunun bir parçası olduğunu gösteriyor. Bu yeni araştırma, galaksilerin oluşumu ve evrimi ile ilgili karanlık teorinin gerçek doğası hakkındaki geçerli teoriler için çarpıcı sonuçlara sahip olabilir.

Yale Üniversitesi’nden Shany Danieli, “DF2’de tamamen yeni bir şey görüyor olmamız bu kadar etkileyici. Kimse böyle galaksilerin var olduğunu bilmiyordu ve bir astronom için en müthiş şey – ister bir gezegen, ister bir yıldız, ister galaksi – hiç kimsenin bilmediği ve hatta düşünmediği bir nesneyi keşfetmektir” dedi.

Gökbilimciler, galaksinin dönme eğrilerinin, tüm galaksiye yayılan bir çeşit gizli kütle formu olmadan beklediğiniz gibi olmadığı gerçeğine dayanarak, karanlık maddenin varlığını çıkarırlar. Bu simülasyonda, soldaki galaksi, karanlık maddenin etkileri olmadan dönmenin nasıl görüneceğini gösterirken, sağdaki karanlık maddeli rotasyonu gösterir.

Bir tuhaflık keşfetmek

Garip galaksi DF2, ultra yaygın galaksiler (UDG’ler) adı verilen nispeten yeni bir galaksi sınıfının bir üyesidir . UDG’ler Samanyolu kadar büyüyebilse de, bu zayıf hayaletler yüzlerce ila binlerce kez daha az yıldız içerir. Bu, temelde UDG’lerin detaylı bir şekilde gözlemlenmesini çok zorlaştıran olayı görebilmeniz anlamına gelir.

DF2, masif eliptik galaksi NGC 1052’nin hâkim olduğu daha büyük bir grubun parçası olan puslu (difüz) bir galaksidir. Hubble’ın Gelişmiş Kamerası ve 10 metrelik WM Keck Gözlemevi’nin Teleskobu kullanılarak yapılan yakın incelemelerden sonra , araştırmacılar DF2’nin Samanyolu’nun boyutunda ancak yaklaşık 200 kat daha az yıldız içeren şeffaf bir UDG olduğunu belirledi.

Van Dokkum geçen yılki basın açıklamasında , “Bir saatimi Hubble görüntüsüne bakarak geçirdim. Çok nadir, özellikle de Hubble’ın yıllarca yaşadığı günlerde, bir şeyin görüntüsünü alıyorsunuz ve“ Bunu daha önce hiç görmedim ”diyorsunuz. Şaşırtıcı bir şey: içinden bakabileceğiniz devasa bir damla. Arkasındaki tüm galaksileri görebildiğiniz kadar da seyrek ” demişti.

DF2’nin yeni bilgileriyle van Dokkum ve ekibi galaksideki 10 küresel kümeyi (eski yıldızlarla dolu büyük gruplar) belirlediler ve beklenenden üç kat daha yavaş hareket ettiklerini gördüler. Bu, DF2’nin yalnızca çok çok küçük miktarda karanlık madde içerdiğini gösterir. Ne de olsa, görünür olandan daha fazla kütleye sahip olsaydı, kümeler yörüngede çok daha hızlı dönerlerdi.

Hayalete ikinci bakış

Bilimin temel ilkelerinden biri tekrarlanabilirlik olduğundan, van Dokkum ve ekibi geçtiğimiz yılı önceki ölçümlerinin hassasiyetini geliştirmek için Keck Kozmik Web Görüntüleyici’yi (KCWI) kullanarak geçirdi .

Danieli, “KCWI, geniş araştırma alanının birleşimi nedeniyle benzersizdir. Enstrüman yalnızca tüm galaksiyi aynı anda görmemize izin vermiyor, yüksek spektral çözünürlüğü de kütleyi doğru ölçmemizi sağlıyor. Dünyada bu iki özelliğe sahip başka bir aygıt yok” dedi.

DF2 içindeki küresel kümelerin hızları için daha kesin ölçümlerle donanmış araştırmacılar galaksinin kütlesini tekrar hesapladılar. Daha önce de olduğu gibi, sonuçları DF2’deki karanlık madde miktarının temelde sıfır olduğunu gösteriyor.

Aşağı katlama

DF2’nin gerçekten karanlık madde eksikliğinden oluşan bir galaksi olduğunu doğrulamaya çalışırken, araştırmacılar eş zamanlı olarak yalnızca normal maddeden yapılmış ikinci bir galaksi örneği arıyorlardı. Ve bunu DF4’te buldular.

van Dokkum, “Çok az veya hiç karanlık maddesi olmayan ikinci bir galaksiyi keşfetmek, DF2’nin ilk keşfi kadar heyecan verici. Bu, bu galaksilerin çoğunu bulma şansının daha önce düşündüğümüzden daha yüksek olduğu anlamına geliyor. Bu galaksilerin nasıl oluştuğu hakkında iyi bir fikrimiz olmadığı için, bu keşiflerin daha fazla bilim insanını bu bilmecede çalışmaya teşvik edeceğini umuyorum.

Çalışmamıza göre, DF2 ve DF4 boyut, yüzey parlaklığı, morfoloji ve mesafe bakımından oldukça benzerdir. Bu nedenle, NGC 1052-DF2’nin izole edilmiş bir durum olmadığı, bu tür nesnelerin bir sınıfının var olduğu sonucuna vardık. Aşırı aydınlık küresel kümeler ve belirgin bir eksikliği olan bu büyük, soluk gökadaların kökeni. karanlık madde şu anda anlaşılmadı” diyor.

Küresel kümelerin DF2 çevresinde ne kadar hızlı döndüklerini belirlemek için araştırmacılar, Keck Gözlemevi ile birlikte alınan spektrumların absorpsiyon çizgilerini analiz ettiler. Bu, her bir kümenin hızını belirlemelerine izin verdi, bu daha sonra galaksinin toplam kütlesini hesaplamak için kullandılar.

Karanlık madde için ima

Sadece iki gökadadan oluşan örneklem büyüklüğüyle, henüz kapsamlı sonuçlar elde etmek zor. Ancak bazı galaksilerin kayda değer miktarda karanlık madde içermediğini göstererek, ekip karanlık maddenin varlığı için şaşırtıcı bir şekilde güçlü kanıtlar sağlamıştır.

Karanlık maddenin etkileri DF2 ve DF4 dışındaki diğer tüm galaksilerde belirgin olduğundan, ekibin bulguları karanlık maddenin normal maddeden ayrılabilir somut bir madde olması gerektiğini göstermektedir. Bu , galaktik ölçeklerde fazladan çekim kuvveti ortaya koyan Modifiye Newtonian Dynamics (MOND) gibi karanlık maddeye bazı alternatif teorilerin düştüğü anlamına gelir.

Danieli, “Daha sonra bu galaksilerin ne kadar yaygın olduğunu ve evrenin diğer alanlarında var olup olmadıklarını öğrenmeyi umuyoruz.. Bu galaksilerin özelliklerinin mevcut teorilerimizle nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olacak daha fazla kanıt bulmak istiyoruz. Umudumuz, bu bizi evrendeki en büyük gizemlerden birini anlamada bir adım daha ileri götürecek – karanlığın doğası madde” dedi.