Tartu Üniversitesi tarafından yürütülen araştırma, galaksi grupları ve kümeleri arasında daha önce anlaşılanlardan daha derin ayrımları ortaya çıkararak, kendi oluşumları ve evrimsel süreçleri olan iki benzersiz sınıfı tanımlıyor. Kozmik ağa odaklanan bu çalışma, galaksi sistemi dinamikleri ve çevrelerinin etkisi hakkındaki bilgimizi geliştirmektedir.
Gökbilimciler arasındaki ortak inanç, gökada gruplarının ve kümelerinin esas olarak içerdikleri gökada sayısına göre farklılık gösterdiğidir; gruplarda daha az gökada, kümelerde ise daha fazla gökada vardır. Maret Einasto liderliğindeki Tartu Üniversitesi Tartu Gözlemevi’ndeki gökbilimciler bunu araştırmaya karar verdiler ve gruplar ve kümeler arasında daha da fazla farklılık keşfettiler.
Evrenin yapısı, binlerce galaksiyi içerebilen zengin galaksi gruplarını ve kümelerini birbirine bağlayan tek galaksi zincirlerinden (ipliklerinden) ve küçük galaksi gruplarından oluşan dev bir ağ, kozmik bir ağ olarak tanımlanabilir. Galaksi sistemleri arasında neredeyse hiç görünür madde (galaksi ve gaz) bulunmayan dev boşluklar vardır. Galaksi grupları ve kümeleri, üstküme adı verilen daha da büyük sistemler oluşturabilir.
Çalışma Amaçları ve Metodolojisi
Tartu gökbilimcileri çalışmalarında gökada grupları, bunların en parlak gökadaları (ana gökadalar olarak adlandırılan) ve çevreleri hakkındaki verileri kullandılar. Amaç, farklı büyüklükteki grupların olası sınıflandırması hakkında yeni bilgiler sağlayıp sağlayamayacağını görmek için bu verileri birleştirmekti.
Çalışma, galaksi gruplarının ve kümelerinin oldukça farklı özelliklere sahip iki sınıfa ayrılabileceğini gösterdi. Ana gökadaların gruplar ve kümeler halinde oluşumunu ve evrimini etkileyen fiziksel süreçler, zengin ve fakir gruplarda farklılık gösterir.
Çalışmada araştırmacılar grupların bulunduğu ortamı iki farklı şekilde tanımladılar. İlk olarak, kozmik ağı genel yoğunluk alanı açısından tanımladılar; üstkümeler en büyük yüksek yoğunluklu bölgeler ve boşluklar ise düşük yoğunluklu bölgelerdi. İkinci olarak, her galaksi grubu için en yakın filaman ekseninden olan mesafeyi hesapladılar. Bu mesafe, grubun bir filament içinde mi, filamentlere yakın mı yoksa uzak mı olduğunu gösterir.
Her renkli daire bir galaksi grubunu veya kümesini tasvir ediyor. En zengin gökada kümeleri kırmızıyla işaretlenmiştir; bunlar Herkül ve Aslan üstkümelerindeki en zengin gökada kümeleridir. Yan paneller, Sloan Dijital Veritabanındaki bu kümelerin en parlak gökadalarını göstermektedir. Sarı, yeşil ve mavi daireler en parlaktan en soluk olana kadar galaksi gruplarını temsil ediyor. Kredi bilgileri: Maret Einasto
Araştırmacılar, galaksi gruplarının ana galaksilerini, aktif yıldız oluşumunun olmadığı (bu galaksiler ağırlıklı olarak kırmızıdır) ve yıldız oluşumunun halihazırda aktif olduğu galaksilere (genç yıldızlar bu galaksilere mavi rengini verir) ayırdılar. Ancak grubun ana gökadaları arasında kırmızı yıldız oluşturan gökadalar da buldular.
Parlaklık, Konum ve Özellikler
Farklı parlaklıktaki (veya zenginlikteki) gruplardaki ana galaksilerin özellikleri karşılaştırıldığında, grupların iki ana sınıfa ayrıldığı bulunmuştur: yüksek parlaklıklı gruplar ve neredeyse tüm ana galaksilerin yıldız oluşturmayan kırmızı galaksiler olduğu kümeler. ve düşük parlaklığa sahip zayıf gruplar, aktif yıldız oluşumu olmayanların yanı sıra ana gökada olarak mavi veya kırmızı yıldız oluşturan gökadalara da sahip olabilir.
Gruplar ve kümeler arasındaki farklar parlaklıkla sınırlı değildir; her örnek, bir özelliğe göre ikiye bölünebilir. Ayrıca yüksek parlaklığa sahip gökada gruplarının ve kümelerinin tamamının yüksek yoğunluklu bölgelerdeki filamentlerde yer aldığı tespit edildi. En parlak ve en zengin kümelerin tümü, üstkümelerdeki filamentlerde bulunur. Buna karşılık, düşük parlaklığa sahip gökada grupları ve tek gökadalar, düşük yoğunluklu bölgeler de dahil olmak üzere kozmik ağın her yerinde (boşluklarda, seyrek filamentlerde veya hatta filamentlerden oldukça uzakta) bulunabilir. İlginç bir şekilde, üstkümelerde, aynı sayıda üyeye sahip zayıf gökada gruplarının parlaklığı, dış üstkümelerden çok daha yüksektir.
Çalışma, ana gökadaları artık yıldız oluşturmayan zengin grupların dinamik özelliklerinin, aktif yıldız oluşumuna sahip ana gökadalara sahip gruplardan da farklı olduğunu gösterdi. İlkinde, ana gökadalar çoğunlukla grup veya küme merkezinde bulunurken, yıldız oluşturan ana gökadalar grup merkezinden oldukça uzakta olabilir. Gökbilimciler, ana gökadaların yıldız hızı dağılımları ile grup hızı dağılımları arasındaki önceki çalışmalardan bilinen ilişkinin, çok zengin kümeler durumunda, özellikle de yıldız oluşturmayan ana gökadaların bulunduğu kümelerde geçerli olmadığını buldu.
Evrenin yapısının özelliklerini ve bunların nasıl oluştuğunu ve geliştiğini açıklamak kozmolojinin temel görevlerinden biridir. Sonuçlar, galaksi gruplarının ve kümelerinin ve bunların kozmik ağdaki ana galaksilerinin oluşumu ve evrimi hakkındaki anlayışımızı genişletiyor. Zengin gökada kümeleri yalnızca genel madde yoğunluğunun yeterince yüksek olduğu ve yıldız oluşumu için gerekli gazın bol olduğu bölgelerde oluşabilmektedir. Bu tür bölgelerde zengin kümelere diğer (eşit derecede zengin) grup ve kümeler de katılabilir. Düşük yoğunluklu bölgelerde (şu anda boş alanlar), birbirinden oldukça uzakta bulunan ancak oldukça fakir gruplar oluşabiliyor ve bu nedenle birleşmeler az oluyor.
Araştırma sonuçları aynı zamanda grup ve kümelerdeki ana galaksilerin oluşumunu ve evrimini etkileyen fiziksel süreçlerin zengin ve fakir gruplarda farklı olduğunu da ortaya koyuyor. Tek galaksilerin ve küçük gruplar halindeki ana galaksilerin evrimi, esas olarak karanlık madde halelerinin içindeki ve çevresindeki süreçlerden etkilenir; diğer galaksilerin ve daha uzak çevrelerin etkisi (galaksi grubu birleşmeleri vb.) öncelikle zengin kümelerde önemlidir. Çalışmamız aynı zamanda galaksilerin ve galaksi sistemlerinin oluşumu ve evrimi için eşsiz bir ortam olarak galaksi üstkümelerinin öneminin altını çizdi.
Galaksileri ve galaksi gruplarını araştırırken çalışma grubunun bir sonraki adımı, çok sönük galaksilere ilişkin veriler de dahil olmak üzere yeni gözlemsel verileri kullanmak olacak. Tartu Gözlemevi bu türden çok sayıda gözlem programına katılmaktadır.
Referans: Maret Einasto, Jaan Einasto, Peeter Tenjes, Suvi Korhonen, Rain Kipper, Elmo Tempel, Lauri Juhan Liivamägi ve Pekka Heinämäki, “Kozmik ağdaki gökada grupları ve kümeleri ve bunların en parlak gökadaları”, 22 Ocak 2024, Astronomi ve Astrofizik.
DOI: 10.1051/0004-6361/202347504
Finansman: Alfred P. Sloan Vakfı, ABD Ulusal Bilim Vakfı, ABD Enerji Bakanlığı, Ulusal Havacılık ve Uzay İdaresi, Japon Monbukagakusho, Max Planck Topluluğu, İngiltere Yüksek Öğrenim Finansman Konseyi, Jaan Einasto, Vilho, Yrjö profesörlüğü aracılığıyla ICRAnet ve Kalle Väisälä Vakfı, Estonya Araştırma Konseyi