Öklid uzay teleskobu, şans eseri ilk Einstein halkasını keşfetti ve bu kesinlikle muhteşem görünüyor. Estetik çekiciliğinin ötesinde, bu mükemmel dairesel Einstein halkası araştırmacıların yaklaşık 600 milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksinin kalbindeki karanlık maddeyi “tartmasına” olanak sağladı.

Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) 2023 yılının temmuz ayında fırlattığı uzay aracı, evrenin şimdiye kadar yaratılmış en hassas 3 boyutlu haritasını oluşturmaya başladığında ilk güçlü kütle çekim merceğini tespit etti.

Harita, 10 milyar yıllık kozmik tarihe geri dönerek bilim insanlarının karanlık evrenin gizemlerini araştırmasına yardımcı olacak: Karanlık madde ve karanlık enerji. Bu nedenle Öklid’in resmi olmayan takma adı “karanlık evren dedektifi” dir.

Söz konusu kütle çekim merceği, yaklaşık 590 milyon ışık yılı uzaklıkta bulunan NGC 6505 galaksisidir. Bu inanılmaz bir mesafe gibi görünse de, aslında bir kütle çekim merceği için oldukça yakındır.

Ekibin bir araştırmacısı ve Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden Massimo Meneghetti “Öklid tarafından keşfedilen bu ilk güçlü kütle çekim merceğinin benzersiz özellikleri var.”

“NGC kataloğunda bulunan ve güçlü bir kütle çekim merceği görevi gören yakın galaksilerin kataloglarından biri olan bu galaksi gibi, bize nispeten yakın bir galaksi bulmak gerçekten nadirdir” dedi.

Samanyolu’na çok yakın olan galaksiler, genellikle arka plandaki kaynakların ışığını, birden fazla görüntü oluşturacak kadar güçlü bir şekilde odaklayamazlar; tabii ki, merkezi bölgelerinde muazzam miktarda madde bulunmuyorsa.

NGC 6505 galaksisinin kütle çekimsel merceğiyle oluşturulan Einstein halkasının yakınlaştırılmış görüntüsü.

Öklid’in gördüğü mükemmel Einstein halkasını oluşturan ışık çok daha uzak bir galaksiden geliyor. O kadar uzakta ki bize doğru yaklaşık 4,4 milyar yıl uzaktan geliyor, yani kaynağından ayrıldığında Güneş Sistemi yaklaşık 200 milyon yaşındaydı.

Bu araştırmanın arkasındaki ekipten Bruno Altieri, ona “Altieri’nin merceği” adını verdi. Meneghetti, “NGC 6505’teki gibi tam Einstein halkalarının oluşumu daha da nadir bir olaydır.”

“Çünkü mercek galaksisi ve kaynak galaksinin teleskobumuzla mükemmel bir şekilde hizalanmasını gerektirir. Bu nedenlerden dolayı, Öklid’in NGC 6505 gibi pek çok mercek gözlemlemesini beklemiyoruz” dedi.

“Görev sırasında kapsanacak geniş gökyüzü alanını bile hesaba katarsak, bunun gibi en fazla 20 mercek keşfedebileceğimizi umuyoruz” diye ekledi.

Einstein halkaları nelerdir?

Einstein halkaları, tarihin en ünlü fizikçisiyle aynı adı taşır çünkü Einstein’ın 1915 tarihli genel görelilik kuramının “kütle çekimsel merceklenme” adı verilen bir öğesinden ortaya çıkar.

Yukarıda açıklandığı gibi kütle çekimsel merceklenmenin bir sonucu olarak, Öklid gibi bir teleskopla çekilen tek bir görüntüde birden fazla yerde tek bir arka plan ışık yayan gövde belirebilir. Bu Einstein halkaları, Einstein çaprazları ve hatta daha nadir Einstein zikzakları gibi düzenlemeler oluşturabilir.

NGC 6505 kütle çekimsel merceği, Öklid tarafından gözlemlenen ilk gökyüzü parçalarından birinde, Temmuz 2023 lansmanından sadece iki ay sonra ve görev doğrulama aşamasında tesadüfen keşfedildi.

Yukarıda açıklandığı gibi, arka plandaki bir kaynaktan gelen ışığın dağılımı, kütle çekim merceğinin bu durumda NGC 6505’in kütlesine bağlıdır.

Bu, Einstein halkasının, galaksinin kütle dağılımının, aksi takdirde görünmez olan karanlık maddesinin kütlesi de dahil olmak üzere, araştırılmasında kullanılabileceği anlamına gelir.

NGC 6505 galaksisinin görüntüsü: Bu kütle çekim merceğinin oluşturduğu Einstein halkası görüntünün merkezinde görülebiliyor.

Ayrıca, Altieri’nin merceğinin yarıçapının NGC 6505’ten daha küçük olması sayesinde ekip, galaksinin yıldızların hakim olduğu ve karanlık maddenin daha az belirgin olduğu merkez bölgelerinin bileşimini ve yapısını araştırabildi.

Bologna Üniversitesi’nden ekip üyesi Giulia Despali, “Yerçekimsel merceklenme kütleyi ölçmek için en hassas yöntem olduğundan, Einstein halka modeli ve galaksideki yıldızların dağılımını birleştirerek, merceğin merkezindeki karanlık maddeden oluşan kütle oranının yalnızca yüzde 11 olduğunu ölçebildik.”

“Karanlık maddenin evrenimizdeki toplam maddenin yaklaşık yüzde 85’ini oluşturduğunu hatırlıyoruz, bu yüzden galaksilerin merkez bölgeleri gerçekten tuhaf” dedi.

Ekip, NGC 6505’in özelliklerini hassas bir şekilde ölçebildi. Bu, merkezden uzaklığa göre değişen karmaşık bir yapıyı ortaya çıkardı. Ayrıca, düşük kütleli yıldızların yüksek kütleli yıldızlara oranını tahmin edebildiler; bu niteliğe başlangıç ​​kütle fonksiyonu adı verildi.

Despali, “Bu nedenle, yeni Öklid gözlemleri, hem karanlık evreni hem de galaksilerin oluşum ve evrim süreçlerini daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor” diye devam etti.

Bu kusursuz Einstein Halkası gibi görüntüler güçlü kütle çekimsel merceklenmenin tezahürleridir, ancak ileride Öklid karanlık evreni incelemek için “zayıf kütle çekimsel merceklenme”nin küçük kütle çekimsel bozulmasını kullanacaktır.

Öklid’in Altieri’nin merceği gibi sadece 20 civarında güçlü kütle çekimsel mercek olayı ortaya çıkarması beklenmesine rağmen, uzay teleskobunun görevi sırasında gözlemleyeceği gökyüzünün 14 bin kare derecesinde yüz binden fazla başka kütle çekimsel mercek bulması bekleniyor.

Sonuç, yerel evrenden çeşitli uzaklıklardaki galaksilerde ve galaksi kümelerinde hem görünür hem de karanlık maddenin dağılımının ayrıntılı bir haritası olacak. Bu nedenle, Öklid hem karanlık maddenin hem de karanlık enerjinin doğasını ve zaman içindeki evrimini incelemeye yardımcı olacaktır.