Evrenin Gizemleri: Kayıp Madde ve Karanlık Enerji
Evrenin madde ve enerji içeriğinin yalnızca yüzde 5’i; yıldızlar, gezegenler, insanlar ve galaksiler gibi “normal madde”den oluşuyor. Geri kalanının ise karanlık madde ve karanlık enerjiden oluştuğu varsayılıyor. Bu iki gizemli bileşenin ne olduğuna dair net bir bilgi hâlâ yok. Normal madde konusunda da büyük bir belirsizlik söz konusu. Uzun süre, bu maddenin üçte birinden fazlası hesaba katılmadı. Daha önce geliştirilen kozmolojik modeller, bu kayıp kısmın galaksiler arasındaki boşlukta var olduğunu göstermiş, ancak bu doğrulanamamıştı.
Kayıp Maddenin Yerini Tespit Etmek
Simülasyonlara göre bu kayıp madde, galaksiler arasındaki boşlukta, yani kozmik ağın ince iplikçiklerinde yer alıyordu. Şimdi ise birbirinden çok farklı yöntemler kullanan iki bağımsız ekip, bu maddenin gerçekten de orada olduğuna dair veriler elde etti.
FRB’lerin Kullanımı: Yeni Bir Yöntem
Parlak bir yıldızın sönük bir gezegenden daha kolay bulunması gibi, devasa ve parlak galaksileri tespit etmek görece basitken, galaksiler arası seyrek gazı yakalamak büyük bir zorluktu. Bu zorluğu aşmak için bilim insanları, Hızlı Radyo Patlamaları (Fast Radio Bursts – FRB) adı verilen olağanüstü güçlü ve kısa süreli radyo sinyallerini kullanmaya başladı. Bu sinyaller, galaksiler arası ortamdan geçerken frekansları yayılıyor (dağılıyor) ve bu yayılma miktarı, aradan geçen maddenin yoğunluğunu ölçmeyi sağlıyor.
Çalışmanın başyazarı, Harvard Üniversitesi’nden Dr. Liam Connor, “FRB’ler galaksiler arası ortamın sisini delip geçiyor. Işığın ne kadar yavaşladığını hassas şekilde ölçerek bu görünmeyen sisi tartabiliyoruz” diyor. Bu çalışmada 69 FRB incelendi. En yakını 11,7 milyon ışık yılı uzaklıktaydı. En uzak olanı ise 9,1 milyar ışık yılı uzaklıktan gelen FRB 20230521B, şu anda bilinen en uzak FRB unvanını taşıyor.
X-Işınları ile Doğrulama
Radyo dalgalarıyla yapılan bu keşif, tamamen farklı bir yöntemle, X-ışını gözlemleriyle de doğrulandı. Galaksiler arası bu gaz milyonlarca derecelik sıcaklıkta olduğu için zayıf da olsa X-ışınları yayıyor. Ancak yoğunluğu çok düşük olduğu için X-ışını gözlemleri oldukça zor. Bu noktada Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton uydusu ile Japonya’nın Suzaku X-ışını teleskobu devreye girdi. Suzaku zayıf gazı tespit ederken, XMM-Newton bu gazın içindeki ve arkasındaki diğer kaynakları tanımladı.
İki teleskop birlikte, Dünya’dan 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki Shapley Süperkümesini inceledi. Bu devasa yapı, Güneş’in kütlesinin 10 milyon milyar katına sahip ve 8 binden fazla galaksi barındırıyor. Araştırmacılar, süperkümenin iki ucu arasında 23 milyon ışık yılı uzunluğunda bir madde ipliği (filament) olduğunu varsaydı. Karşılaştırmak gerekirse bu, Samanyolu’nun çapının 230 katına denk geliyor. Sonunda yapılan ölçümler, bu filamentteki gaz miktarının, kozmolojik modellerle birebir örtüştüğünü gösterdi.
Evrenin Yapısını Anlamak
Bilim insanlarına göre galaksiler evrende rastgele dağılmıyor; aksine, kozmik ağ adı verilen geniş bir yapının parçaları olarak yer alıyorlar. Bu ağ; galaksiler, gaz bulutları ve galaksi kümelerinin birbirine bağlandığı devasa bir örümcek ağına benziyor. Kayıp maddenin bu ağda yer aldığının kanıtlanması, evrenin nasıl oluştuğunu ve nasıl evrileceğini anlamak açısından büyük bir sıçrama anlamına geliyor. Aynı zamanda, evrende yaşam, galaksi oluşumu ve büyük ölçekli yapıların davranışlarıyla ilgili teorilere daha sağlam bir zemin sağlıyor.
FRB verilerine dayanan çalışma, Nature Astronomy dergisinde yayınlanırken, Shapley Süperkümesi’ndeki gaz filamentine dair ölçümler ise Astronomy & Astrophysics dergisinde yayınlanan bir makalede açıklandı.
