Bazen yıldızlar, devasa bir galaksinin yörüngesinde dönerken küresel kümelerden sıyrılabilir. Araştırmacılar, Samanyolu galaksimizde birkaç örnek tespit ettiler ve ayrıca bu kıvrımlı kıvrımlar arasında boşluklar da tespit ettiler. Bu boşluklara ne sebep oldu? Bir olasılık: karanlık madde olarak bilinen bir madde. Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun fırlatılmasının ardından, gökbilimciler, yakın galaksilerde ilk kez çok daha fazla gelgit akıntısı ve potansiyel olarak bunlara eşlik eden boşlukları tespit etmek için onun geniş, yüksek çözünürlüklü görüntülerini kullanacaklar. Başlıca adaylardan biri, yukarıdaki çizimde görülen komşumuz Andromeda galaksisidir. Yakında, araştırmacılar yalnızca Andromeda’daki gelgit akıntılarını tespit etmekle kalmayacak, aynı zamanda Roman’ın hassas çözünürlüğünü kullanarak bu gizemli maddenin daha fazla özelliğini belirleyebilecekler. Kaynak: NASA, Joseph Olmsted (STScI)
NASA‘S Roma Uzay Teleskobu Andromeda galaksisindeki yıldız akışlarını analiz ederek karanlık maddeyi incelemek için yüksek çözünürlüklü görüntüleme kullanacak ve karanlık maddenin kozmik rolü ve özellikleri hakkında yeni bakış açıları sağlayacak.
Evrendeki en ince, en küçük ayrıntılardan bazıları -uzun yıldız grupları arasındaki boşluklar- yakında gökbilimcilerin karanlık maddeyi her zamankinden daha ayrıntılı bir şekilde ortaya çıkarmasına yardımcı olabilir. NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun Mayıs 2027’de fırlatılmasının ardından araştırmacılar, görüntülerini kullanarak küresel kümelerden çekilen yıldızların döngüsel kıvrımları arasında nelerin bulunduğunu araştıracaklar. Özellikle, komşu Andromeda galaksimizin yörüngesinde dönen küresel kümelerden gelen gelgit akımlarına odaklanacaklar. Amaçları, bu gelgit akımlarının daha fazla örneğini belirlemek, yıldızlar arasındaki boşlukları incelemek ve ideal olarak karanlık maddenin somut özelliklerini belirlemek.
Küresel küme akışları, kozmosta çırpınan kurdeleler gibidir, hem küresel kümeleri yönlendirir hem de yörüngeleri boyunca köken aldıkları yere kadar takip eder. Bizimkilerdeki uzunlukları Samanyolu galaksinin etrafında çılgınca değişir. Çok kısa yıldız akışları nispeten gençken, bir galaksinin etrafını tamamen saranlar evren kadar yaşlı olabilir. Andromeda galaksisinin etrafını tamamen saran bir akış 300.000 ışık yılından daha uzun ancak 3.000 ışık yılından daha az geniş olabilir.
İleri Görüntüleme ve Gözlemsel Atılımlar
Roman ile gökbilimciler ilk kez yakın galaksilerde küresel küme yıldız akışlarını arayabilecekler. Roman’ın Geniş Alan Enstrümanı, 200 kat daha büyük görüntüler üretecek 18 dedektöre sahip. Hubble uzay teleskobu‘nin yakın kızılötesi kamerası – biraz daha yüksek çözünürlükte.
Yakında çıkacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun Geniş Alan Enstrümanı’nın geniş ayak izi, kamerasının tek bir görüntüde ne kadarını gözlemleyebileceğini gösteriyor. (Geniş Alan Enstrümanı’nda 18 kare dedektör var.) Bu ayak izinin içinde simüle edilmiş bir Roma görüntüsü var. Arka plan, Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan Andromeda galaksisinin ana diskinin yer tabanlı bir görüntüsü. Ölçeklendirmek için NASA’nın Ay Keşif Yörünge Aracı’ndan dolunay fotoğrafı sağlanıyor. Andromeda gökyüzünde yaklaşık 3 derecelik bir çapa sahipken, Ay yaklaşık 0,5 derece çapındadır. (Gerçekte, Ay Andromeda’dan çok daha küçüktür, ancak aynı zamanda çok daha yakındır.) Geniş Alan Enstrümanı’nın ayak izi, tek bir çekimde gökyüzünün 0,28 kare derecesini yakalar. Andromeda, Samanyolu galaksimize boyut ve yapı olarak benzer, ancak daha büyük olan bir sarmal galaksidir. Dünya’dan yaklaşık 2,5 milyon ışık yılı uzaklıktadır. Kaynak: Resim: NASA, NASA-GSFC, ASU, Robert Gendler DSS; Simülasyon: NASA, STScI, Benjamin F. Williams (UWashington)
“Roman, Andromeda galaksisinin devasa bir anlık görüntüsünü alabilecek ki bu, başka hiçbir teleskopla mümkün değil” diye paylaştı yakın zamanda yayınlanan bir makalenin baş yazarı Christian Aganze. Astrofizik Dergisi bu konu hakkında bir makale ve Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nde doktora sonrası bir çalışma. “Ayrıca Roman’ın yıldızları tek tek tespit edebileceğini öngörüyoruz.”
Sonuçları hayal edin: Roman’ın geniş, son derece ayrıntılı görüntüleri araştırmacıların Andromeda’daki küresel küme akışlarının birçok örneğini kolayca belirlemesine olanak tanıyacak. Şimdiye kadar, uzayda ve yerde mevcut teleskopları kullanan gökbilimciler Samanyolu’muzdaki biraz daha az sayıda küresel küme akışını incelemekle sınırlıydı.
Yıldızlar Arasında Karanlık Madde Var Mı?
Birçok kişinin parçacık olduğunu varsaydığı karanlık madde henüz doğrudan gözlemlenemiyor çünkü ışık yaymıyor, yansıtmıyor, kırmıyor veya emmiyor. Eğer göremiyorsak, orada olduğunu nasıl biliyoruz? Aganze, “Karanlık maddenin galaksiler üzerindeki etkisini görüyoruz,” diye açıkladı. “Örneğin, galaksilerin nasıl döndüğünü modellediğimizde, dönüşlerini açıklamak için ekstra kütleye ihtiyacımız oluyor. Karanlık madde, eksik kütleyi sağlayabilir.”
Samanyolu da dahil olmak üzere tüm galaksiler karanlık madde halesiyle çevrilidir. Gökbilimciler karanlık maddenin doğası hakkında daha fazla bilgi edindikçe, bir galaksinin halesinin, modeller tarafından öngörülen çok sayıda daha küçük karanlık madde alt halesi de içerebileceğine dair kanıtlar bulabilirler. “Bu haleler muhtemelen kabaca küreseldir, ancak yoğunlukları, boyutları ve hatta var olup olmadıkları bile şu anda bilinmemektedir,” diye açıklıyor ortak yazar ve araştırma yardımcı doçenti Tjitske Starkenburg kuzeybatı Üniversitesi Illinois, Evanston’da.
Kozmik Araştırmanın Geleceği
Roman, araştırmalarını yeniden tanımlayacak. “Karanlık maddenin küresel küme akımlarıyla etkileşime girmesini bekliyoruz. Bu alt haleler diğer galaksilerde mevcutsa, küresel küme akımlarında muhtemelen karanlık maddeden kaynaklanan boşluklar göreceğimizi öngörüyoruz,” diye devam etti Starkenburg. “Bu bize karanlık madde hakkında, hangi tür karanlık madde halelerinin mevcut olduğu ve kütlelerinin ne olduğu da dahil olmak üzere yeni bilgiler verecek.”
Aganze ve Starkenburg, Roman’ın yakın galaksilere ihtiyaç duydukları verileri verimli bir şekilde ileteceğini tahmin ediyor; bu da yalnızca toplamda bir saat sürüyor ve bu gözlemlerin Yüksek Enlem Geniş Alan Araştırması.
Starkenburg ayrıca yakın zamanda NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu Araştırma ve Destek Katılım Fırsatları programı tarafından fonlanması için seçilen başka bir projeye yaptığı katkılarla bu araştırmanın temellerini atmaya yardımcı olacak. “Bu ekip, çok daha ayrıntılı bir teorik çerçeve geliştirerek küresel kümelerin yıldız akışlarına nasıl dönüştüğünü modellemeyi planlıyor,” diye açıkladı. “Akışlar oluşturan küresel kümelerin nereden kaynaklandığını ve bu akışların Roman ile gözlemlenebilir olup olmayacağını tahmin etmeye devam edeceğiz.”
Aganze ayrıca şu anda veya yakında yayına girecek diğer projeler hakkında da heyecanlı. “The Avrupa Uzay Ajansı“‘nin Öklid görevi evrenin büyük ölçekli yapısını keşfetmeye başladı bile, bu da karanlık maddenin rolü hakkında daha fazla şey öğrenmemize yardımcı olacak,” dedi. “Ve Vera C. Rubin Gözlemevi yakında benzer hedeflerle gece gökyüzünü tekrar tekrar tarayacak. Bu görevlerden gelen veriler, Roman’a hazırlanırken simülasyonlarımızı sınırlamada inanılmaz derecede faydalı olacak.”
Referans: “Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ile Dış Galaksilerdeki Küresel Küme Yıldız Akışlarındaki Boşlukları Tespit Etme Beklentileri” Christian Aganze, Sarah Pearson, Tjitske Starkenburg, Gabriella Contardo, Kathryn V. Johnston, Kiyan Tavangar, Adrian M. Price-Whelan ve Adam J. Burgasser, 15 Şubat 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad159c
NASA’nın ilk baş astronomu ve Hubble Uzay Teleskobu’nun geliştirilmesinde önemli bir figür olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun adını taşıyan bu teleskop, uzay tabanlı gözlemevlerinde önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor. 2020’lerin ortalarında fırlatılması planlanan bu teleskop, karanlık enerji ve karanlık madde gizemlerinden dış gezegen algılama ve kızılötesi kozmik arka plan keşfi. 2,4 metrelik birincil ayna ve büyük ölçekli araştırmalar için Geniş Alan Aleti ve doğrudan ötegezegenleri görüntülemek için Koronagraf Aleti dahil olmak üzere bir dizi sofistike aletle donatılan Roman Uzay Teleskobu, gökyüzünün geniş bir bölümünde, mevcut gözlemevlerinin ulaşamadığı hassasiyet ve derinlikle çığır açan araştırmalar yürütmeyi hedefliyor. Misyonu, evrene ilişkin anlayışımızı genişletmek, ayrıntılı astronomik araştırma ve keşif mirasını sürdürmektir.