Evrenin Büyük Gizemi: Normal Maddenin Kayıp Üçte Biri
Evrenin toplam madde ve enerji içeriğinin yalnızca küçük bir kısmı, yaklaşık yüzde 5’i, yıldızlar, gezegenler ve insanlar gibi bildiğimiz “normal madde”den oluşmaktadır. Geri kalan devasa kısmın ise gizemini koruyan karanlık madde ve karanlık enerji olduğu düşünülüyor. Ancak bilim dünyasını meşgul eden bir başka büyük bilinmez daha vardı: Gözlemlenebilir normal maddenin bile üçte birinden fazlası uzun süredir kayıptı. Kozmolojik modeller, bu kayıp maddenin galaksiler arasındaki devasa boşluklarda, yani kozmik ağın iplikçiklerinde yer aldığını öne sürüyordu, fakat bu teori şimdiye dek doğrulanamamıştı.
Çığır Açan İki Yöntem Kayıp Maddeyi Buldu
Birbirinden tamamen bağımsız çalışan iki araştırma ekibi, farklı yöntemler kullanarak bu kayıp maddenin gerçekten de tahmin edilen yerde olduğunu kanıtlayan güçlü veriler elde etti. Bu keşif, evrenin yapısına dair anlayışımızı kökten değiştirebilir.
1. Hızlı Radyo Patlamaları (FRB) ile Taramak
Galaksiler arasındaki seyrek gazı tespit etmek, parlak bir yıldızı bulmaktan çok daha zordur. Bu zorluğun üstesinden gelmek için bilim insanları, Hızlı Radyo Patlamaları (FRB) olarak bilinen son derece güçlü ve anlık radyo sinyallerinden yararlandı. Bu sinyaller, galaksiler arası ortamdan geçerken frekansları dağılır. Bu dağılma miktarını ölçmek, sinyalin geçtiği yol üzerindeki maddenin yoğunluğunu hesaplamayı mümkün kılar.
Harvard Üniversitesi’nden çalışmanın başyazarı Dr. Liam Connor, “FRB’ler galaksiler arası ortamın sisini delip geçiyor. Işığın ne kadar yavaşladığını hassas şekilde ölçerek bu görünmeyen sisi tartabiliyoruz,” diye açıklıyor.
Bu kapsamlı çalışmada, en yakını 11,7 milyon ışık yılı, en uzağı ise 9,1 milyar ışık yılı mesafeden gelen 69 farklı FRB incelendi. Bu, kayıp maddenin yoğunluğunu ölçmek için eşsiz bir fırsat sundu.
2. X-Işını Gözlemleriyle Doğrulama
Radyo dalgalarıyla yapılan keşfi doğrulamak için tamamen farklı bir yöntem olan X-ışını gözlemleri kullanıldı. Galaksiler arasındaki bu sıcak gaz, milyonlarca derecelik sıcaklığı nedeniyle zayıf X-ışınları yayar. Avrupa Uzay Ajansı’nın XMM-Newton uydusu ve Japonya’nın Suzaku X-ışını teleskobu bu noktada devreye girdi. İki teleskop, Dünya’dan 1 milyar ışık yılı uzaklıktaki Shapley Süperkümesi‘ni gözlemledi. Güneş’in kütlesinin 10 milyon milyar katına sahip olan ve 8 binden fazla galaksi içeren bu devasa yapı, ideal bir gözlem hedefiydi.
Araştırmacılar, süperkümenin iki ucu arasında uzanan ve Samanyolu’nun çapının 230 katına denk gelen 23 milyon ışık yılı uzunluğunda bir madde ipliği (filament) olduğunu varsaydılar. Yapılan ölçümler, bu filamentteki gaz miktarının kozmolojik modellerin öngörüleriyle birebir örtüştüğünü ortaya koydu.
Hollanda Leiden Gözlemevi’nden araştırmanın başyazarı Konstantinos Migkas, “Sonuçlarımız ilk kez kozmoloji modelleriyle tam anlamıyla örtüştü. Bu daha önce hiç olmamıştı. Görünüşe göre simülasyonlar başından beri doğruymuş,” dedi.
Evrenin Yapısını Anlamada Yeni Bir Sayfa
Galaksilerin evrende rastgele dağılmadığı, aksine kozmik ağ adı verilen devasa bir yapı içinde yer aldığı biliniyor. Kayıp maddenin bu ağın iplikçiklerinde bulunduğunun kanıtlanması, evrenin nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkındaki teoriler için sağlam bir zemin oluşturuyor. Bu bulgular, Nature Astronomy ve Astronomy & Astrophysics dergilerinde yayınlanan makalelerle bilim dünyasına duyuruldu.