Evrenin görünür kısmını oluşturan yıldızlar, gezegenler ve galaksiler, toplam maddenin yalnızca küçük bir bölümünü temsil ediyor. Bilim insanları uzun yıllardır, Büyük Patlama’dan sonra oluşması gereken sıradan (baryonik) maddenin önemli bir kısmının bugün neden gözlemlenemediği sorusuna yanıt arıyordu. Şimdi, Massachusetts Institute of Technology öncülüğünde yürütülen yeni bir araştırma, bu “kayıp” maddenin büyük bölümünün galaksilerin çevresini saran son derece seyrek gaz bulutlarında bulunduğunu ortaya koydu.
Araştırmada, evrenin en güçlü radyo sinyallerinden biri olan hızlı radyo patlamaları (Fast Radio Bursts – FRB) kullanıldı. Milisaniyeler süren bu parlak radyo sinyalleri milyarlarca ışık yılı boyunca uzayda ilerlerken karşılaştıkları madde nedeniyle zaman içinde hafifçe “yayılıyor” ya da başka bir ifadeyle sinyalleri bulanıklaşıyor. Bilim insanları, sinyaldeki bu yayılmanın miktarını ölçerek radyo dalgalarının yol boyunca ne kadar maddeyle karşılaştığını hesaplayabiliyor.
Kayıp madde galaksilerin çok ötesine uzanıyor
Araştırma ekibi, Dünya’da tespit edilen yaklaşık 2.870 FRB sinyalinin yayılma miktarını ölçtü ve bu verileri 6 milyondan fazla galaksinin konumuyla karşılaştırdı. Böylece sinyaldeki bulanıklığın ne kadarının galaksilerden, ne kadarının ise daha önce doğrudan tespit edilemeyen seyrek maddeden kaynaklandığını belirledi.
Sonuçlar, kayıp baryonik maddenin galaksilerin yakınında yoğun şekilde toplanmadığını, bunun yerine galaksi gruplarının çevresine milyonlarca ışık yılı boyunca yayılan çok seyrek gaz bulutları oluşturduğunu gösterdi. Araştırmacılar, bu bulutların galaksilerin beklenenden çok daha uzağına kadar uzandığını belirledi.
Çalışmanın başyazarlarından Haochen Wang’a göre, galaksilerin yoğun olduğu bölgelerde kayıp madde miktarı da artıyor. Ancak bu madde, önceki modellerin öngördüğü gibi galaksilerin çevresinde sıkışık halde bulunmuyor; oldukça geniş ve dağınık bir yapı oluşturuyor.
Araştırmacılar, bu dağılımın galaksilerde meydana gelen yüksek enerjili süreçlerin sanılandan daha güçlü olduğunu düşündürdüğünü ifade ediyor. Süpernova patlamaları, yıldız oluşum bölgeleri ve süper kütleli kara deliklerin oluşturduğu jetler, gazı galaksilerin dışına fırlatarak milyonlarca ışık yılı uzağa taşıyabiliyor. Bulgular, bu süreçlerin mevcut bilgisayar simülasyonlarının tahmin ettiğinden daha etkili olduğunu ortaya koyuyor.
Ekip, analizlerinde Kanada’daki Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) radyo teleskobunun tespit ettiği hızlı radyo patlamaları ile Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) gökyüzü taramasından elde edilen galaksi kataloglarını bir araya getirdi. İki veri setinin birlikte değerlendirilmesi sayesinde ilk kez kayıp maddenin yalnızca varlığı değil, uzaydaki dağılımı da ayrıntılı biçimde haritalandırıldı.
Araştırmacılar, galaksilerin çapının yaklaşık birkaç yüz bin ışık yılı olmasına karşın kayıp maddenin galaksilerden yaklaşık 4 milyon ışık yılı uzaklığa kadar uzandığını hesapladı. Bu mesafe, mevcut kozmolojik simülasyonların öngördüğünden belirgin biçimde daha büyük.
Bilim insanlarına göre hızlı radyo patlamaları, evrendeki görünmeyen baryonik maddeyi araştırmak için giderek daha güçlü bir araç haline geliyor. CHIME teleskobunun önümüzdeki yıllarda çok daha fazla FRB tespit etmesiyle, kayıp maddenin evrendeki dağılımının daha yüksek hassasiyetle haritalandırılması ve galaksilerin nasıl oluşup evrimleştiğinin daha iyi anlaşılması bekleniyor. Araştırmanın sonuçları Physical Review Letters dergisinde yayımlandı.
Kaynak: MIT