Evrenin kütlesinin yaklaşık yüzde 85'ini oluşturduğu varsayılan ama gözle görülemeyen karanlık madde, modern fiziğin en büyük gizemlerinden biri olmayı sürdürüyor.
Konuyla ilgili tartışmaları alevlendiren yeni bir analiz, karanlık maddenin varlığı için en güçlü kanıtlardan biri olarak kabul edilen ünlü "Mermi Kümesi"nin (Bullet Cluster) farklı bir şekilde açıklanabileceğini öne sürüyor.
Almanya'daki Bonn Üniversitesi öncülüğündeki uluslararası bir araştırma ekibi, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından elde edilen yeni gözlemleri ve daha önceki verileri analiz ederek, kümede gözlenen kütleçekimsel merceklenme etkisinin karanlık madde olmadan da açıklanabileceğini savundu.
Araştırmacılara göre sonuçlar doğrulanırsa, astronomların karanlık maddeye ilişkin en güçlü kanıtlardan biri yeniden değerlendirilmek zorunda kalabilir.
Mermi Kümesi neden bu kadar önemli?
Yaklaşık 3,7 milyar ışık yılı uzaklıkta bulunan Mermi Kümesi, 4 milyar yıl önce saatte milyonlarca kilometre hızla çarpışan iki dev galaksi kümesinden oluşuyor.
Bu çarpışmada kümelerdeki sıcak gaz bulutları birbirine çarparak yavaşlamış ve geride kalmıştı; buna karşın galaksilerin kendisi, yıldızlar arasındaki mesafeler çok büyük olduğu için birbirlerinin içinden neredeyse çarpışmadan geçerek yollarına devam etmişti.
Bilim insanları daha sonra kütleçekimsel merceklenme yöntemiyle kümedeki toplam kütlenin dağılımını haritalandırmıştı. Mermi Kümesi'nin arkasında yer alan uzak galaksilerin şekilleri bozulmuş gibi gözlemlenmişti. Bu durum öndeki ağır cismin kütle çekim etkilerinden kaynaklandığı için "kütleçekimsel merceklenme" diye adlandırılıyor. Söz konusu fenomen, büyük kütleli cisimlerin uzay-zamanı bükerek arkalarındaki ışığın yolunu değiştirmesi sonucu ortaya çıkıyor.
Kütleçekimsel merceklenme yöntemiyle yapılan araştırmalardan çıkan sonuç şöyleydi: Eğer evrendeki kütlenin büyük kısmını yalnızca görülebilen madde oluşturuyor olsaydı, en güçlü kütleçekim etkisinin gazın bulunduğu bölgelerde görülmesi gerekirdi. Ancak gözlemler, en büyük kütlenin gazda değil, galaksilerle birlikte hareket eden görünmeyen bir bileşende toplandığını göstermişti.
Bu nedenle Mermi Kümesi uzun yıllardır, gazdan etkilenmeyip galaksilerle birlikte hareket ettiği düşünülen karanlık maddenin en güçlü gözlemsel kanıtlarından biri olarak kabul ediliyor.
Yeni çalışma ise aynı gözlemlerin, karanlık madde olmadan da farklı bir kütleçekim modeli ve görünmeyen yıldız kalıntılarıyla açıklanabileceğini öne sürüyor.
Karanlık madde yerine başka bir açıklama olabilir
Yeni çalışmanın başyazarı Dong Zhang'a göre aynı gözlemler farklı bir kuramla da açıklanabilir.
Araştırma ekibi, karanlık maddeyi tamamen gereksiz gören Değiştirilmiş Newton Dinamiği (Modified Newtonian Dynamics-MOND) modelinin Mermi Kümesi gözlemleriyle aslında epey uyumlu olduğunu öne sürüyor.
Zhang, "Çalışmamız, Mermi Kümesi'nin sanılanın aksine MOND senaryosuyla son derece tutarlı olduğunu gösteriyor," dedi.
MOND, galaksiler ve galaksi kümeleri gibi çok büyük ölçeklerde kütleçekiminin, Newton'un hareket ve çekim yasalarının öngördüğünden farklı davrandığını öne süren alternatif bir kuram. Bu yaklaşıma göre, gök cisimlerinin beklenenden hızlı hareket etmesini açıklamak için görünmeyen bir karanlık madde varsaymaya gerek yok. Bunun yerine, çok zayıf kütleçekimi koşullarında yerçekiminin davranışının değiştiği kabul edilse yeterli.
MOND, bazı galaksilerin hareketlerini başarılı şekilde açıklayabilse de, uzun yıllar Mermi Kümesi gibi sistemleri ve başka büyük gizemleri açıklamakta yetersiz kaldığı için ana akım kozmolojide geniş kabul görmedi.
Bu yeni çalışma ise Mermi Kümesi'nin de MOND ile açıklanabileceğini öne sürerek tartışmayı yeniden gündeme taşıyor.
'Görünmeyen yıldız kalıntıları etkili olabilir'
Araştırma ekibi, büyük kütleli yıldızların yaşamlarının sonunda geriye bıraktığı nötron yıldızı ve kara delik gibi görünmeyen cisimlerin de Mermi Kümesi gizeminde önemli rol oynayabileceğini savunuyor.
Bu cisimler ışık yaymadıkları için doğrudan görülemese de güçlü kütleçekimleri sayesinde çevrelerini etkileyebiliyor.
Araştırmanın ortak yazarlarından Pavel Kroupa, standart kozmoloji modelinde bile varsayılan karanlık madde miktarının yaklaşık yarıya kadar azaltılması gerekebileceğini öne sürdü.
James Webb daha hassas ölçümler sağladı
Araştırmada kullanılan James Webb verileri sayesinde iki galaksi kümesindeki yıldızların ve ağır elementlerin miktarı önceki çalışmalardan daha hassas biçimde hesaplandı.
Araştırma ekibinden Indranil Banik, bu yeni hesaplamaların görünür madde miktarının, gözlenen kütleçekimsel merceklenme etkisini açıklamaya beklenenden daha fazla katkı sağlayabileceğini gösterdiğini belirtti.
Karanlık madde çürütüldü mü?
Ancak araştırmacılar, basında yer alan bazı manşetlerin aksine, çalışmalarının karanlık maddenin var olmadığı iddiasını kanıtlamadığını vurguluyor.
Bunun yerine, karanlık madde için en güçlü kanıtlardan biri kabul edilen Mermi Kümesi'nin tek olası açıklamasının karanlık madde olmayabileceğini öne sürüyorlar.
Çalışma doğrulanırsa, hem karanlık madde modellerinin hem de uzun yıllardır ana akım dışında kalan MOND kuramının yeniden değerlendirilmesi gerekebilir. Ancak bunun için bağımsız araştırma gruplarının da aynı sonuçlara ulaşması gerekiyor.
