Evrendeki Maddenin Yarısı Kayıptı. Astronomlar onu buldu.

Galaksilerin etrafındaki boşlukta, devasa, görünmez iyonize hidrojen bulutları olarak gizleniyor. Normalde bunu görmek imkânsızdır; ancak gökbilimci ve astrofizikçilerden oluşan geniş bir uluslararası ekip, yıldızların arasındaki karanlıkta saklandığı yerleri ortaya çıkaran bir teknik geliştirdi.

Araştırma programları, Evren'in materyalinin kayıp yarısının, galaksilerin aktif çekirdeklerinden daha önce düşünülenden daha uzağa atılan galaksiler arası bir hidrojen sisi şeklinde olduğunu doğruluyor.

Berkeley'deki California Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuarı'ndan gökbilimci Boryana Hadzhiyska, “Galaksiden uzaklaştığımızda, kayıp gazın tamamını geri kazabileceğimizi düşünüyoruz” diyor.

"Daha kesin olabilmek için simülasyonlarla dikkatli bir analiz yapmamız gerekiyor ki bunu henüz yapmadık. Dikkatli bir iş yapmak istiyoruz."

Normal ya da baryonik madde, Evren'in madde-enerji dağılımının yaklaşık yüzde 5'ini oluşturur; geri kalanı karanlık madde (yüzde 27) ve karanlık enerjidir (yüzde 68). Karanlık madde ve karanlık enerji bambaşka bir konudur, ancak Kayıp Baryonik Maddenin Gizemi bilim insanlarını onlarca yıldır rahatsız eden bir konudur.

Sorun, büyük bir kısmının nerede olduğunu bilmememizdir. Hidrojen, Evren'in atom olarak yaklaşık yüzde 90'ını, kütle olarak ise yüzde 73'ünü oluşturmaktadır; yani kayıp baryonik maddenin büyük bir kısmı hidrojendir. Bilim insanları Evren'deki hidrojenin yüzde 50'sinden fazlasını kaybettiğimizi tahmin ediyor.

Uzaydaki hidrojen radyasyonla iyonize olabilir ve bu da hafifçe parlamasına neden olur, ancak galaksiler arasındaki boşlukta gaz çok dağınıktır ve parıltı bunun kolayca tespit edilebilmesi için çok zayıftır

Ancak görünmez bir hidrojen bulutunu aramanın birden fazla yolu vardır. İlgi çekmeye başlayan yöntemlerden biri, arkasındaki ışıktaki değişikliklere bakmaktır - kozmik mikrodalga arka planı, Evren'de kozmosa nüfuz eden fosilleşmiş ‘ilk ışık’.

"Kozmik mikrodalga arka plan, Evren'de gördüğümüz her şeyin arkasında yer alıyor. Gözlemlenebilir Evren'in sınırıdır" diyor Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan kozmolog Simone Ferraro. “Yani bunu gazın nerede olduğunu görmek için bir arka ışık olarak kullanabilirsiniz.”

Bu ışık iyonize hidrojenden oluşan dağınık bulutlar boyunca ilerlerken, gazdaki elektronları saçarak parlaklaşabilir ya da sönükleşebilir. Buna kinematik Sunyaev-Zel'dovich etkisi denir. Tahmin edebileceğiniz gibi, kozmik mikrodalga arka planı gerçekten soluktur ve görülmesi de zordur.

Bu yüzden çözüm istifleme. Bir grup gözlemi alır ve gerçekten çok soluk özellikleri vurgulamak için üst üste yığarsınız. Araştırmacılar bunu Samanyolu'nun 8 milyar ışık yılı yarıçapındaki bir milyondan fazla parlayan kırmızı galaksi için yaptılar.

Elde ettikleri sonuçlar, bu galaksilerin etrafını saran hidrojen halesinin düşündüğümüzden çok daha büyük olduğunu gösterdi. Ayrıca, halelerin bu araştırmanın bile tespit edebildiğinden çok daha büyük olması gibi kışkırtıcı bir olasılık da sunuyor.

Ferraro, “Ölçümler kesinlikle tüm gazı bulmakla tutarlı” diyor.

Astronomide sıkça rastlandığı gibi, bu keşif de yeni soruları gündeme getiriyor. Hidrojen haleleri hem galaksinin dışından üzerine düşen gazla hem de galaksinin merkezindeki süper kütleli kara deliğin aktif evreleriyle beslenir.

Kara delik yüksek oranda beslendiğinde, manyetik alanı galaksiler arası uzaya milyonlarca ışık yılı püskürtebilen devasa malzeme jetleri fırlatır ve güçlü rüzgarlar her yöne doğru patlayarak galaksinin içindeki gazı da beraberinde iterek yıldız oluşumunu engeller (çünkü yıldızlar gazdan oluşur).

Beklenenden daha büyük halelerin keşfi, kara delik aktivitesinin dönemsel olabileceğini, açılıp kapanabileceğini düşündürmektedir. Bu, uykuda gibi görünen kara deliklerin aniden canlanmasına ilişkin diğer ilginç gözlemlerle tutarlıdır. Bu, galaksi evrimi modellerimizle ilgili bir bilgidir.

Bu bulmacanın sadece bir parçası. Evrenin kayıp baryonlarının haritasını çıkarmaya yönelik diğer girişimler, bunların bir kısmının kozmik ağı oluşturan ve galaksileri büyük mesafeler boyunca birbirine bağlayan karanlık madde filamentlerine bağlı olduğunu gösteriyor. Ekibin çalışması gökbilimcilere hidrojeni aramak için yeni bir yol sundu; şimdi sadece parçaları bir araya getirmeleri gerekiyor.

Araştırmacılar makalelerinde “Bu çalışma heyecan verici yeni bir araştırma alanının kapısını açıyor” diye yazıyorlar.

"Gaz ve karanlık madde arasındaki bağlantıyı anlamak sadece gelecekteki kozmoloji analizlerine yardımcı olmakla kalmayacak, aynı zamanda galaksi oluşumu ve evrimini anlamamıza da yardımcı olacaktır. Bu makale, büyük kozmolojik araştırmalar çağında kozmik gazın karmaşıklığını çözmeyi amaçlayan ve giderek büyüyen çalışmalara önemli bir parça ekliyor."

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.