Karanlık Maddede Gizlenen Evrensel Mysteri Çözüldü

Evrenin içeriğine bakıldığında, yıldızlar, gezegenler, galaksiler ve canlıları oluşturan “normal” maddenin toplamın yalnızca yaklaşık yüzde 5’ini oluşturduğu biliniyor. Geri kalan büyük kısım ise halen tam olarak anlaşılamayan karanlık madde ve karanlık enerjiden meydana geliyor. Ancak bilim insanlarını uzun süredir meşgul eden bir başka soru daha var: Bildiğimiz “normal” maddenin de kayıp olan bir kısmı var ve bu maddenin evrende nereye dağıldığı uzun yıllardır net olarak belirlenemiyordu.

Kozmolojik modeller, bu kayıp maddenin galaksiler arası boşluklarda seyrek gazlar halinde yer alması gerektiğini öne sürüyordu. Ancak bu maddenin doğrudan gözlemlenmesi kolay değildi. Farklı araştırma ekipleri, çok çeşitli yöntemler kullanarak bu öngörüyü test etmeye çalıştı. Sonuç olarak, birbirinden bağımsız çalışmalarla bu maddenin gerçekten var olduğu ve modellerin işaret ettiği yerlerde bulunduğu doğrulandı.

Gökyüzünde parlayan yıldızların ya da uzak galaksilerin teleskoplarla tespit edilmesi görece daha kolayken, galaksiler arası boşluklarda dağılmış olan seyrek gazları görmek çok daha zor. Gözle görünmeyen bu maddeyi tespit edebilmek için araştırmacılar yeni yöntemler geliştirdi. Bunlardan biri, sadece birkaç milisaniye süren ve evrenin uzak köşelerinden gelen hızlı radyo patlamaları (FRB) olarak bilinen sinyalleri kullanmak oldu.

Büyük gizemi FRB’ler çözdü

Son çalışmalarda, kaynağı bilinen 69 FRB incelendi. Bunlar arasında, bugüne kadar keşfedilmiş en uzak FRB olan ve yaklaşık 9,1 milyar ışık yılı mesafedeki FRB 20230521B de yer alıyor. Araştırmanın başında yer alan Harvard Üniversitesi’nden Dr. Liam Connor, bu yöntemi şöyle açıklıyor: “FRB’ler, galaksiler arası ortamın içinden geçerken sinyallerinde gözle görülmeyen ama ölçülebilen değişimler bırakıyor. Bu sayede, doğrudan göremediğimiz gazları tespit edebiliyoruz.”

Connor, bu araştırmayı Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde (Caltech), yardımcı doçent Vikram Ravi ile birlikte yürüttü. FRB’lerle elde edilen sonuçlar, X-ışınlarını temel alan farklı bir yöntemle de doğrulandı.

Galaksiler arası gaz milyonlarca derece sıcaklığa sahip olduğundan X-ışınları yayabiliyor. Ancak bu gaz son derece seyrek olduğu için bu ışımayı tespit etmek zor. Bu nedenle Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton teleskobu ile Japonya Uzay Ajansı’na ait Suzaku teleskobunun birlikte çalışması gerekiyordu. Suzaku, çok zayıf X-ışınlarını algılayabilirken, XMM-Newton çevredeki diğer kaynakları ayıklamada yardımcı oluyor.

Bu iki teleskop, Dünya’ya yaklaşık 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki devasa bir yapı olan Shapley Süperkümesi‘ni inceledi. İçinde 8.000’den fazla galaksi barındıran bu yapı, evrene yayılmış kütle açısından en büyük yapılardan biri. Araştırmanın hedefi, doğrudan görülebilen galaksiler değil, aralarındaki boşlukta yer alması gereken ama şimdiye kadar tespit edilemeyen gazlardı.

Modellere göre, süperkümenin iki ucu arasında 23 milyon ışık yılı uzunluğunda bir gaz ipliği bulunması gerekiyordu. Bu beklenti, teleskopların ölçümleriyle örtüştü. Araştırma ekibi, bu iplikteki gazın miktarını başarıyla ölçerek, evrenin madde dağılımı konusunda önemli bir boşluğu doldurmuş oldu.

Çalışmanın baş araştırmacılarından biri olan, Leiden Gözlemevi’nden Konstantinos Migkas, bu uyumun altını çiziyor: “İlk kez, gözlemsel verilerimiz evrenin teorik modelleriyle bu kadar net bir şekilde uyuştu. Simülasyonların başından beri doğru çıktığını söyleyebiliriz.”

Radyo patlamalarını temel alan çalışma Nature Astronomy dergisinde yayımlanırken, Shapley Süperkümesi’ndeki gaz ölçümüne dair bulgular Astronomy & Astrophysics dergisinde yer aldı.