Evrenin Bilinmeyen Kayıp Maddesi

Evren Kayıp Kütlesini Nerede Saklıyor?

Gökbilimciler yıllardır, kaçırılması zor gibi görünen bir şey aramak için harcadılar: Evrendeki “normal” maddenin üçte biri. NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden yeni sonuçlar, eksik madde alanını bulmalarına yardımcı olmuş olabilir. Bağımsız, köklü gözlemlerden bilim adamları, Büyük Patlama’dan hemen sonra hidrojen, helyum ve diğer elementler anlamına gelen normal maddenin ne kadar normal olduğunu güvenle hesaplamışlardır. İlk birkaç dakika ile ilk milyar yıl arasında kalan süre içinde, normal maddenin çoğu kozmik toz, gaz ve teleskopların günümüz evreninde görebileceği yıldızlar ve gezegenler gibi nesnelere yol açtı.

Sorun şu ki, gökbilimciler bugünün Evrendeki tüm normal maddenin kütlesini topladıklarında bunun üçte biri bulunamıyor. (Bu eksik madde, hala gizemli karanlık maddeden farklıdır .)

Bir fikir, eksik kütlenin, intergalaktik uzayda sıcak (100.000 Kelvin’den az sıcaklık) ve sıcak (100.000 Kelvin’den büyük sıcaklık) gazdan oluşan dev tellere veya topaklara toplanmış olmasıdır. Bu filamentler astronomlar tarafından “sıcak-sıcak galaksiler arası ortam” veya WHIM olarak bilinir. Optik ışık teleskoplarına görünmezler ancak filamentlerdeki ılık gazın bir kısmı ultraviyole ışığında tespit edildi. Araştırmacılar yeni bir teknik kullanarak , Chandra ve diğer teleskoplardan gelen verilere dayanarak WHIM’in sıcak bileşeni için yeni ve güçlü kanıtlar buldular. Astrofizik Merkezi’nden Orsolya Kovac, “Bu eksik kütleyi bulursak, astrofizikteki en büyük engellerden birini çözebiliriz” dedi.
Gökbilimciler, hızla büyüyen süper kütleli bir kara delik tarafından desteklenen parlak bir X-ışını kaynağı olan bir quasar’a uzanan sıcak gaz filamanlarını araştırmak ve incelemek için Chandra’ı kullandılar. Bu quasar Dünya’dan yaklaşık 3,5 milyar ışıkyılı uzaklıktadır. WHIM’in sıcak gaz bileşeni bu filamentlerle ilişkiliyse, kuasardan gelen X ışınlarının bir kısmı bu sıcak gaz tarafından emilecektir.

Bu yöntemin zorluklarından biri, WHIM tarafından absorpsiyon sinyalinin, kuasardan gelen toplam X ışını miktarına kıyasla zayıf olmasıdır. Tüm X-ışınları spektrumunu farklı dalga boylarında ararken, bu zayıf soğurma özelliklerini (WHIM’in gerçek sinyallerini) rastgele dalgalanmalardan ayırt etmek zordur.
Kovacs ve ekibi, aramalarını yalnızca X-ışını ışık spektrumunun belirli bölgelerine odaklayarak bu sorunun üstesinden geldi ve hatalı pozitiflerin olasılığını azalttı. Bunu, ilk önce görüş hattının yakınında bulunan galaksileri ultraviyole verilerinden tespit edilen ılık gaz bölgeleri olarak Dünya ile aynı mesafede bulunan kuasara tespit ederek yaptılar. Bu teknikle quasar ile aramızdaki 17 olası filamenti tespit ettiler ve mesafelerini aldılar.

Seyahat ederken ışığı uzatan evrenin genişlemesi nedeniyle, bu filamentlerdeki maddelere göre X-ışınlarının herhangi bir absorpsiyonu, daha kırmızı dalga boylarına kaydırılacaktır. Değişimlerin miktarı filamentin bilinen mesafelerine bağlı olduğundan, ekip WHIM’den absorpsiyon için spektrumda nerede arama yapılacağını biliyordu. Araştırmayı daraltmaya yardımcı olurken, araştırmacılar ayrıca X-ışını emiliminin zayıflığı sorununu da aşmak zorunda kaldılar. Böylece, 17 filamentten spektrumları bir araya getirerek, 5.5 günlük bir gözlemi yaklaşık 100 günlük veri değerine eşdeğer hale getirerek sinyali artırdılar. Bu teknikle, yaklaşık bir milyon derece Kelvin sıcaklıkta bir gazda olduğunu belirten özelliklere sahip oksijen tespit ettiler.

Araştırmacılar, bu oksijen gözlemlerinden tüm element kümesine ve gözlemlenen bölgeden yerel evrene ekstrapolasyon yaparak, araştırmacılar eksik madde miktarının tamamını hesaba katabileceklerini bildirmişlerdir. En azından bu özel durumda, eksik olan madde WHIM’de sonuçta saklanıyordu.