Samanyolu galaksimizde tuhaf bir şey oluyor: Yıldızların uçup gitmesi gerektiği kadar hızlı dönüyor ama onları bir arada tutan bir şey var. Yerçekimi yapıştırıcısı görevi gören madde karanlık maddedir. Yine de inanılmaz derecede gizemli: Işık yaymadığı için kimse onu doğrudan görmedi. Ve pek çok çılgın hipotez olmasına rağmen kimse onun neyden yapıldığını bilmiyor.
Samanyolu Galaksisinde Kaç Güneş Var?
Fizikçiler, galaksimizin ve diğerlerinin çoğunun kararlı kalması için evrende normal maddeden çok çok daha fazla karanlık madde olduğuna inanıyor. Ama ne kadar? Son zamanlarda Hubble Uzay Teleskobu ve Avrupa Uzay Ajansı‘nın Gaia yıldız haritasını kullanan gökbilimciler, tüm Samanyolu galaksisinin kütlesini hesaplamaya çalıştılar.
Yapması kolay bir şey değil. Birincisi, içinde bulunduğumuz bir şeyin kütlesini ölçmek zordur. Samanyolu galaksisi yaklaşık 258.000 ışıkyılı genişliğindedir. (Bir ışıkyılının 5,88 trilyon mile eşit olduğunu hatırlayın. Evet, galaksi çok büyük.) Ve çok sayıda yıldız ve gaz, galaktik merkez görüşümüzü engelliyor. Gökbilimcilerden oluşan ekip, esasen galaksimizde hareket eden bazı nesnelerin hızını ölçtü ve oradan kütleyi çıkardı (galaksi ne kadar büyükse, nesneler o kadar hızlı hareket etmelidir).
Galaksi İçinde Güneş Kütleleri
Galaksi yaklaşık 1,5 trilyon Güneş kütlesi ağırlığındadır. Bu sayı, ne kadar küçük olduğumuzu perspektife koymaya yardımcı olur. Örneğin, Samanyolu‘ndaki yıldızların sığdığı yeri alın. Yıldızları izlemek için tamamen karanlık, berrak bir gökyüzü elde edecek kadar şanslıysanız, 9.000 kadar yıldız üstünüzde görmek mümkündür. Yani kaç var görünür çıplak gözle. Ama başka bir 100 milyar yıldız sadece kendi Samanyolu galaksimizde var. Yine de galaksideki tüm maddelerin veya maddelerin sadece yüzde 4’ü kadarıdır.
Evrendeki kütlenin diğer yüzde 12’si gazdır (gezegenler, asteroitler, bunların hepsi galaksinin büyük muhasebesinde ihmal edilebilir kütledir). Avrupa Güney Gözlemevi‘nde araştırma görevlisi ve projede ortak çalışan Laura Watkins, galaksideki maddenin geri kalan yüzde 84’ünün karanlık madde olduğunu açıklıyor.
Galaksinin büyüklüğü ve neyden yapıldığına dair gizemin büyüklüğü üzerine düşünmek gerçekten zor. Burada, son ESA-Hubble bulgularını kullanarak, galaksinin ölçeğini ve onun kalbindeki karanlık madde gizeminin ölçeğini görselleştirmeye çalıştık. Görsel bir metafor olarak, bir kütle kulesi inşa ettik. Galaksideki tüm yıldızların binanın tepesindeki bir projektörü temsil ettiğini göreceksiniz. Katların büyük çoğunluğu orada neler olduğunu kimse bilmiyor.
Samanyolu kütlesi görselleştirildi
1,5 trilyon güneşin kütlesini görselleştirmek için küçük başlayalım. Dünya, 5.972 × 10^24 kilogramlık bir kütleye sahiptir.
Bu, Güneş’e kıyasla Dünya’dır. Güneş, Dünya’dan 333.000 kat daha büyüktür.
Şimdi Samanyolu galaksisindeki 100 milyar (veya daha fazla) yıldızın kütlesini hayal etmeye çalışalım.
Galaksideki kütlenin diğer yüzde 12’si** sadece yıldızlar arasında yüzen gazdır (çoğunlukla hidrojen ve helyum). İşte aynı görsel ölçeği kullanarak gazın nasıl göründüğü belirtildi.
Peki ya kara delikler? Watkins, “Kaç tane olduğunu bilmediğimiz için toplam kütleye ne kadar katkıda bulunduklarına dair kesin bir sayı koymak biraz daha zor, ama çok, çok çok küçük bir kesir olacak” diye açıklıyor Watkins. “Samanyolu’nun merkezindeki süper kütleli kara delik, yaklaşık 6 milyon güneş kütlesidir” ki bu, galaksinin tüm kütlesi ölçeğinde gerçekten çok küçük. Ve galaksideki en bol, gizemli madde ölçeğinde küçücük: karanlık madde. Yine: Galaksinin yüzde 84’ü karanlık maddeden oluşuyor.
Karanlık madde, normal madde ile hiç etkileşime girmiyor gibi görünüyor ve görünmez. Ama galaksimiz ve evrenimiz onsuz dağılırdı. Bilim adamları, galaksilerin kendilerini yalnızca yıldız kütlesiyle bir arada tutamayacak kadar hızlı döndüklerini fark ettiklerinde varlığını varsaydılar. İnsanları döndüren bir karnaval yolculuğu düşünün. Yeterince hızlı dönerse, bu biniciler sürüşten koparılırdı. “Karanlık madde”yi ve onun ürettiği yerçekimini açıklamak, onların galaksi modellerini tekrar kararlı hale getirdi. Karanlık madde için başka kanıtlar da var: Normal madde ile aynı kütle çekimsel mercekleme etkisini (uzay-zamanın dokusunu büktüğü anlamına geliyor) üretiyor gibi görünüyor.