Hubble karanlık maddeyi ortaya çıkarabilecek yıldız akıntısı keşfetti

Uluslararası bir araştırma ekibi, Samanyolu’nun çok ötesinde ilk kez başka bir galakside küresel kümeden kaynaklanan ince bir yıldız akıntısı tespit etti. Kopenhag Üniversitesi’nden Julie Kiel Holm, Danimarka Teknik Üniversitesi’nden Sarah Pearson ve Northwestern Üniversitesi Disiplinlerarası Astrofizik Araştırma ve Keşif Merkezi’nden Tjitske Starkenburg’un da yer aldığı ekip, NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu arşivindeki gözlemleri inceleyerek Dünya’dan yaklaşık 115 milyon ışık yılı uzaklıktaki UGC 9050-Dw1 ultra-yaygın galaksisini çevreleyen dar ve kıvrımlı yıldız şeridini ortaya çıkardı. Arizona Üniversitesi’nden David Sand, Catherine Fielder ve David Hendel’in dikkatini çeken yapı üzerinde yürütülen ayrıntılı analizler, doğrudan gözlenemeyen karanlık maddenin galaksi içindeki dağılımının yıldızların hareketleri üzerinden incelenmesine imkan sağladı.

YILDIZ AKINTISI

Küresel yıldız kümeleri, çok sayıda yıldızın kütleçekimiyle bir arada tutulduğu kompakt yapılardan oluşuyor. Ancak bu kümeler, yörüngesinde bulundukları galaksinin çekim etkisinden tamamen bağımsız değil. Zaman içinde galaksinin uyguladığı kütleçekim kuvveti bazı yıldızları kümeden dışarı çekiyor. Kopan yıldızlar uzayda rastgele dağılmak yerine kümenin yörüngesini takip ederek ön ve arka tarafta ince yıldız akıntıları oluşturuyor ve bu yapılar milyarlarca yıl boyunca varlığını sürdürebiliyor. Aynı akıntıdaki yıldızların birbirine yakın yörüngelerde hareket etmesi, gökbilimcilere galaksinin toplam kütle dağılımını incelemek için hassas bir araç sunuyor.

KÜTLE HARİTASI

Araştırmacılar, gözlenen yıldız akıntısını açıklayabilmek için binlerce bilgisayar simülasyonu gerçekleştirdi. Simülasyonlarda hem başlangıçtaki küresel yıldız kümesinin özellikleri hem de galaksi içindeki madde dağılımı değiştirilerek ortaya çıkan akıntılar Hubble görüntülerindeki gerçek yapı ile karşılaştırıldı. Galaksideki yıldızlar gibi görünür maddeden kaynaklanan kütle mevcut veriler üzerinden hesaplandı. Toplam kütle ile görünür madde arasındaki fark ise galaksiyi çevreleyen karanlık madde halesinin dağılımını belirlemek için kullanıldı. Böylece ince yıldız akıntısının şekli, doğrudan görülemeyen kütlenin çekimsel etkilerini izleyen bir ölçüm aracına dönüştü.

KOZMİK DEDEKTÖR

UGC 9050-Dw1’in yapısı da bu ölçüm için uygun bir ortam sağlıyor. Ultra-yaygın galaksiler geniş bir alana dağılmış az sayıda görünür yıldız barındırdıkları için oldukça sönük bir arka plana sahip. Bu durum, normal galaksilerde fark edilmesi çok daha zor olan ince yıldız akıntılarının belirginleşmesini kolaylaştırıyor. Önceki araştırmalar UGC 9050-Dw1’in toplam ışığının yaklaşık yüzde 20’sinin 52 civarında küresel yıldız kümesinden geldiğini ve galaksinin iki cüce galaksinin birleşmesi sonucunda bozulmuş bir yapıya sahip olduğunu göstermişti. İnce yıldız akıntısı ise karanlık maddeyi incelemek açısından ayrı bir önem taşıyor. Yoğun bir karanlık madde yapısının akıntının yakınından geçmesi durumunda çekim etkisi yıldızların dizilimini bozarak boşluklar veya yoğunlaşmalar oluşturabiliyor. Bu küçük değişikliklerin ölçülmesi, farklı karanlık madde modellerinin galaktik ölçekte sınanmasına imkan veriyor.

KARANLIK MADDE

Karanlık madde ışık yaymadığı, emmediği veya yansıtmadığı için teleskoplarla doğrudan görüntülenemiyor. Buna karşılık oluşturduğu kütleçekim etkisi yıldızların, galaksilerin ve yıldız akıntılarının hareketlerinde iz bırakıyor. UGC 9050-Dw1 çevresindeki yeni yapı da bu nedenle görünmeyen kütlenin dağılımını takip etmek için doğal bir gösterge işlevi görüyor. Araştırmacılar, benzer yıldız akıntılarının başka galaksilerde de bulunması halinde karanlık maddenin küçük ölçeklerde nasıl dağıldığını karşılaştırabilecek daha geniş bir gözlem seti oluşturulabileceğini değerlendiriyor.

YENİ TELESKOPLAR

Keşif, önümüzdeki dönemde daha geniş alanları tarayacak yeni nesil uzay teleskopları açısından da önemli bir örnek oluşturuyor. Avrupa Uzay Ajansı’nın Euclid görevi ile NASA’nın Hubble’dan yaklaşık 100 kat daha geniş gökyüzü alanını tarayabilecek Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, yakın galaksilerdeki küresel yıldız kümelerini ve çevrelerindeki küçük yapısal bozulmaları inceleyebilecek kapasitede tasarlanıyor. Hubble’ın arşiv verilerinden elde edilen UGC 9050-Dw1 bulgusu, daha geniş alan ve yüksek hassasiyet sunan yeni teleskoplarla Samanyolu dışındaki benzer yıldız akıntılarının sayısının artırılabileceğini ve karanlık madde dağılımının daha ayrıntılı biçimde haritalandırılabileceğini gösteriyor.