On yıllardır, Samanyolu’nun merkezine yakın yıldızların hareketleri, süper kütleli bir kara deliğin varlığına dair en net kanıtlardan bazıları olarak kabul ediliyordu.

Ancak La Plata Astrofizik Enstitüsü’nden Dr. Valentina Crespi ve meslektaşları, tamamen farklı bir tür kompakt cismin -kendiliğinden kütle çekimsel fermiyonik karanlık maddeden oluşan bir cisim- aynı yıldız hareketlerini yeniden üretebileceğini öne sürüyor.

Önde gelen teoriye göre, galaksimizin kalbinde yer aldığı düşünülen süper kütleli bir kara delik olan Sagittarius A*, S-yıldızları olarak bilinen ve saniyede birkaç bin km’ye varan muazzam hızlarda dönen bir yıldız grubunun gözlemlenen yörüngelerinden sorumludur.

Dr. Crespi ve arkadaşları bunun yerine alternatif bir fikir ortaya attı: Fermiyonlardan veya hafif atom altı parçacıklardan oluşan bir tür karanlık maddenin, Samanyolu’nun çekirdeği hakkında bildiklerimizle de örtüşen benzersiz bir kozmik yapı oluşturabileceği fikri.

Teorik olarak, bu durum, etrafı geniş ve yaygın bir hale ile çevrili, son derece yoğun ve kompakt bir çekirdek oluşturacak ve bu ikisi birlikte tek bir bütünleşik varlık gibi hareket edecektir.

Samanyolu’nun iç çekirdeği o kadar yoğun ve büyük kütleli olurdu ki, bir kara deliğin çekim gücünü taklit edebilir ve önceki çalışmalarda gözlemlenen S-yıldızlarının yörüngelerini, ayrıca yakınlarda bulunan ve tozla örtülü G-yıldızları olarak bilinen nesnelerin yörüngelerini açıklayabilirdi.

Yeni araştırma için özellikle önemli olan, ESA’nın Gaia DR3 misyonundan elde edilen ve Samanyolu’nun dış halesinin dönüş eğrisini titizlikle haritalandırarak yıldızların ve gazın merkezden uzakta nasıl yörüngede döndüğünü gösteren en son verilerdir.

Araştırmacılar, Galaksimizin dönüş eğrisinde Kepler düşüşü olarak bilinen bir yavaşlama gözlemlediler; bu durum, karanlık madde modellerinin dış halesinin, sıradan maddenin geleneksel disk ve şişkinlik kütle bileşenleriyle birleştirilmesiyle açıklanabilir.

Chandra X-ışın Gözlemevi tarafından çekilen Yay takımyıldızı A*’nın (Sagittarius A*) görüntüsü.

Bu, temel yapısal bir farklılığı vurgulayarak fermiyonik modeli güçlendirir. Geleneksel soğuk karanlık madde haleleri geniş bir ‘güç yasası’ kuyruğunu takip ederek yayılırken, fermiyonik model daha sıkı bir yapı öngörür ve bu da daha kompakt hale kuyruklarına yol açar.

La Plata Astrofizik Enstitüsü’nden Dr. Carlos Argüelles, “Bu, karanlık madde modelinin, modern dönüş eğrisi ve merkezi yıldız verileri de dahil olmak üzere, son derece farklı ölçekler ve çeşitli nesne yörüngeleri arasında başarılı bir şekilde köprü kurduğu ilk seferdir.” 

“Biz sadece kara deliği karanlık bir cisimle değiştirmiyoruz; süper kütleli merkezi cismin ve Galaksi’nin karanlık madde halesinin aynı, sürekli maddenin iki tezahürü olduğunu öne sürüyoruz” dedi. Daha da önemlisi, ekibin fermiyonik karanlık madde modeli önemli bir testi çoktan geçmişti. 

Olay Ufku Teleskopu.

2024 yılında yapılan bir çalışma, bir yığılma diskinin bu yoğun karanlık madde çekirdeklerini aydınlattığında, Sagittarius A* için Olay Ufku Teleskobu (EHT) işbirliği tarafından görüntülenen gölge benzeri özelliğe çarpıcı derecede benzer bir gölge oluşturduğunu gösterdi.

Dr. Crespi, “Bu çok önemli bir nokta. Modelimiz sadece yıldızların yörüngelerini ve Galaksi’nin dönüşünü açıklamakla kalmıyor, aynı zamanda ünlü ‘kara delik gölgesi’ görüntüsüyle de tutarlı.” 

“Yoğun karanlık madde çekirdeği, ışığı çok güçlü bir şekilde bükerek gölgeyi taklit edebilir; bu da merkezde bir karanlık ve etrafında parlak bir halka oluşturur” dedi. Gökbilimciler, fermiyonik karanlık madde modellerini geleneksel kara delik modeliyle istatistiksel olarak karşılaştırdılar. 

Dört adet 8 m’lik ESO Çok Büyük Teleskopu, interferometri olarak bilinen bir teknikle son derece yüksek çözünürlükte dev bir sanal teleskopa dönüşüyor. GRAVITY+ projesi deneyin performansını birkaç kat daha artırıyor.

Mevcut verilerle iç yıldızlarla iki senaryo arasında kesin bir ayrım yapılamasa da, karanlık madde modelinin Galaksi merkezini (merkezi yıldızlar ve gölge) ve genel olarak Galaksiyi açıklayan birleşik bir çerçeve sağladığını buldular.

Araştırmacılar, “Şili’deki ESO’nun Çok Büyük Teleskobundaki GRAVITY interferometresi gibi aletlerden elde edilecek daha hassas veriler ve kara deliklerin temel bir özelliği olan ve karanlık madde çekirdeği senaryosunda bulunmayan foton halkalarının benzersiz imzasının aranması, bu yeni modelin tahminlerini test etmek için çok önemli olacaktır.”

“Bu bulguların sonucu, Samanyolu’nun kalbindeki kozmik devin temel doğasına dair anlayışımızı potansiyel olarak yeniden şekillendirebilir” dediler.