Gaia uydu verilerine dayanan yeni bir çalışma, Samanyolu çevresindeki cüce galaksilerin muhtemelen geçici olduğunu ve önceden düşünüldüğü kadar karanlık madde açısından zengin olmadığını ortaya koyuyor. Galaktik haleye son girişleri ve hızlı gaz kaybı, onların istikrarı ve bileşimi hakkındaki mevcut inançları sorguluyor.
Gaia uydusunun son bulguları, cüce gökadaların geçici olduğunu ve karanlık maddeden daha önce inanılandan daha az etkilendiğini ileri sürüyor; bu da onların doğaları ve bileşimleri hakkında uzun zamandır kabul edilen varsayımlara meydan okuyor.
Genellikle galaksimizin uzun ömürlü uyduları olduğu düşünülen yeni bir çalışma, çoğu cüce galaksinin aslında Galaktik haleye girdikten kısa bir süre sonra yok olabileceğine dair belirtiler buluyor. ESA’nın Gaia uydusunun en son kataloğu sayesinde, uluslararası bir ekip artık cüce galaksilerin dengesiz olabileceğini gösterdi. Çalışma, standart kozmolojik modele, özellikle de en yakın çevremizdeki karanlık maddenin yaygınlığına ilişkin önemli soruları gündeme getiriyor.
Uzun zamandır cüce gökadaların çevresinde olduğu varsayılmıştır. Samanyolu yaklaşık 10 milyar yıldır Galaksimizin etrafında dönen eski uydulardır. Bu, onları galaksimizin çekim kuvvetinden kaynaklanan muazzam gelgit etkilerinden korumak için büyük miktarda karanlık madde içermelerini gerektiriyordu. Bu cüce galaksilerdeki yıldızların hızlarında gözlenen büyük farklılıklara karanlık maddenin neden olduğu varsayıldı.
Samanyolu etrafındaki cüce galaksiler. Kredi bilgileri: ESA/Gaia/DPAC
Cüce Galaksi Dinamikleri Hakkında Yeni Bilgiler
En son Gaia verileri artık cüce galaksi özelliklerine ilişkin tamamen farklı bir görünümü ortaya çıkardı. Paris Gözlemevi – PSL, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ve Leibniz Astrofizik Potsdam Enstitüsü’nden (AIP) gökbilimciler, Samanyolu’nun yörünge enerjisini birbirine bağlayan ilişki sayesinde Samanyolu’nun tarihini tarihlendirmeyi başardılar. haleye giriş dönemine, yani Samanyolu’nun çekim alanı tarafından ilk kez yakalandıklarına itiraz ediyoruz: Samanyolu’nun daha az kütleli olduğu dönemde erken gelen nesnelerin yörünge enerjileri, yakın zamanda gelenlere göre daha düşük.
Cüce gökadaların çoğunun yörünge enerjileri, 5 ila 6 milyar yıl önce haleye giren Yay cüce gökadasınınkinden şaşırtıcı derecede önemli ölçüde daha büyüktür. Bu, cüce gökadaların çoğunun çok daha yakın bir zamanda, üç milyar yıldan daha kısa bir süre önce ortaya çıktığı anlamına geliyor.
Gaz bakımından zengin ve rotasyonun hakim olduğu bir galaksinin, Samanyolu halesine ilk girdikten sonra küresel bir cüce galaksiye dönüşmesini gösteren simülasyondan video. Burada Heykeltıraş cüce galaksisinin bir benzeri gösteriliyor; gaz maviyle, yıldızlar ise turuncuyla temsil ediliyor. Cüce Samanyolu’na en yakın olduğunda gaz sıyrılır (mesafe sağ üst köşede gösterilir), bu da yıldızların hızlı bir şekilde genişlemesine neden olur. Dolayısıyla model, cüce gökadanın kalıntısı çevresinde uzak yıldızlardan oluşan büyük bir zarf öngörmektedir. Ancak optik gözlemlerin derinliklerindeki azalma, bu yıldız zarfının kolayca tespit edilemeyecek kadar sönük olduğunu gösteriyor. Kredi bilgileri: Jianling Wang, François Hammer
Cüce Galaksilerde Dönüşüm ve Gaz Kaybı
Bu kadar yeni bir geliş, yakınlardaki cücelerin halenin dışından geldiklerini ima ediyor; burada hemen hemen tüm cüce gökadaların büyük nötr gaz rezervleri içerdiği gözlemleniyor. Gaz zengini galaksiler, Galaktik halenin sıcak gazıyla çarpıştıklarında gazlarını kaybettiler. Süreçteki şokların ve türbülansın şiddeti cüce galaksileri tamamen değiştirdi. Daha önce gaz bakımından zengin olan cüce gökadalar, gaz ve yıldızların dönüşünün hakimiyetindeyken, gazsız sistemlere dönüştürüldüklerinde yerçekimi, kalan yıldızların rastgele hareketleriyle dengelenir.
Cüce galaksiler gazlarını o kadar şiddetli bir süreçte kaybederler ki, bu durum onları dengeden çıkarır; bu da yıldızlarının hareket hızının artık kütleçekimsel ivmeyle dengede olmadığı anlamına gelir. Galaksiye dalıştan kaynaklanan gaz kaybı ve kütleçekimsel şokların birleşik etkileri, cüce galaksi kalıntısı içindeki yıldızların hızlarının geniş yayılımını güzel bir şekilde açıklıyor.
Gaz bakımından zengin ve rotasyonun hakim olduğu bir galaksinin küresel bir cüce galaksiye dönüşümünün simülasyonundan görüntü. Burada Heykeltıraş cüce galaksisinin bir benzeri gösterilmektedir. Kredi bilgileri: Jianling Wang, François Hammer
Karanlık Maddenin Rolünü Yeniden Düşünmek
Bu çalışmanın merak edilenlerinden biri karanlık maddenin rolüdür. Birincisi, bir dengenin bulunmaması, Samanyolu cücelerinin dinamik kütlesine ve karanlık madde içeriklerine ilişkin herhangi bir tahmin yapılmasını engeller. İkincisi, önceki senaryoda karanlık madde cüce galaksilerin sözde istikrarını korurken, dengesiz nesneler için karanlık maddeye başvurmak oldukça garip hale geliyor. Aslında, eğer cüce zaten çok fazla karanlık madde içeriyor olsaydı, başlangıçta dönen yıldız diskini sabitleyerek cücenin gözlemlendiği gibi rastgele yıldız hareketleriyle bir galaksiye dönüşmesini engellerdi.
Çıkarımlar ve Ortaya Çıkan Sorular
Cüce gökadaların yakın zamanda ortaya çıkışı ve haledeki dönüşümleri, bu nesnelerin gözlemlenen birçok özelliğini, özellikle de neden merkezlerinden büyük uzaklıklarda yıldızlara sahip olduklarını çok iyi açıklıyor. Cüce galaksilerin en karanlık madde baskın nesneler olduğu yönündeki önceki anlayışın aksine, bunların özellikleri karanlık maddenin yokluğuyla uyumlu görünüyor.
Artık pek çok soru ortaya çıkıyor: Standart kozmolojik modun Samanyolu çevresinde beklediği karanlık madde ağırlıklı cüce galaksiler nerede? Eğer denge varsayılamazsa, bir cüce galaksinin karanlık madde içeriğini nasıl çıkarabiliriz? Önerilen denge dışı cüce galaksiler ile karanlık maddenin hakim olduğu cücelerin yer aldığı klasik tablo arasında başka hangi gözlemler ayrım yapabilir?
Kaynak: “Samanyolu’nun birikim tarihi – II. Küresel kümelerin ve cüce gökadaların iç kinematiği” Yazan: Francois Hammer, Jianling Wang, Gary A Mamon, Marcel S Pawlowski, Yanbin Yang, Yongjun Jiao, Hefan Li, Piercarlo Bonifacio, Elisabetta Caffau ve Haifeng Wang, 20 Kasım 2023, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad2922