Draco cüce galaksisinin yıldızlarına yönelik uzun vadeli bir Hubble Uzay Teleskobu çalışması, karanlık maddenin galaksinin merkezinde yoğunlaştığını ve yoğunluk sınırı teorisini desteklediğini öne sürüyor. Bu bulgu, daha önceki gözlemlere meydan okuyor ve karanlık maddenin galaksi oluşumundaki rolüne dair anlayışımızı geliştiriyor. (Sanatçının konsepti.) Kaynak: SciTechDaily.com
Hubble Uzay Teleskobu’nun uzun ömürlü olması, evrenin görünmez tutkalı hakkında netlik kazanmamızda önemli bir avantajdır.
Teori ve gözlemler farklı sonuçları desteklediğinde gökbilimciler hangisinin daha uygulanabilir olduğuna nasıl karar verebilirler?
Bir teoriye olan güveni diğerine göre artırmak, çoğu zaman mevcut modelleri iyileştirmek ve belirsizlikleri azaltmak için daha zengin bir veri seti oluşturmayı gerektirir. Bir bilim insanları ekibi, uzun süredir devam eden bir tartışmanın belirsizliğini hafifletmek için tam da bunu yaptı: zirve çekirdek sorunu. Analiz ederek NASA‘S Hubble uzay teleskobu Gökbilimciler, yaklaşık yirmi yıllık bir süre zarfında toplanan verilerle, bir galaksi içindeki yıldız hareketlerini haritalandırdılar ve merkezinde karanlık maddenin muhtemel kümelenmesini keşfettiler.
Bir gökbilimciler ekibi, Draco cüce galaksisindeki yıldızların dinamik hareketlerini ölçmek için NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu tarafından 18 yıl boyunca alınan gözlemleri analiz etti. Teleskopun kapsamlı temel ve veri arşivi, ekibin sistem içindeki yıldızların hareketlerinin en doğru üç boyutlu haritasını oluşturmasını sağladı. Bu iyileştirilmiş ölçümler, evrenin görünmez “tutkalı” olan karanlık maddenin gizemli nitelikleri ve davranışları hakkında “ışık” tutmaya yardımcı oluyor. Kaynak: NASA, ESA, Eduardo Vitral (STScI), Roeland van der Marel (STScI), Sangmo Tony Sohn (STScI), DSS, Joseph DePasquale (STScI)
Hubble Uzay Teleskobu Yıldız Hareketlerini Kullanarak Cüce Galaksideki Karanlık Maddeyi İzliyor
Evrenin görünmez “tutkalı” olan karanlık maddenin nitelikleri ve davranışları gizemle örtülmeye devam ediyor. Galaksiler çoğunlukla karanlık maddeden oluşsa da, bir galaksi içinde nasıl dağıldığını anlamak, bu maddenin ne olduğu ve bir galaksinin evrimiyle nasıl ilgili olduğu konusunda ipuçları sunuyor.
Bilgisayar simülasyonları karanlık maddenin bir galaksinin merkezinde, yoğunluk çıkıntısı olarak adlandırılan bir yerde birikmesi gerektiğini öne sürse de, daha önceki birçok teleskopik gözlem, bunun bir galaksi boyunca daha eşit bir şekilde dağıldığını göstermiştir. Model ve gözlem arasındaki bu gerilimin nedeni, karanlık maddenin gizemini pekiştirerek gökbilimcileri şaşırtmaya devam etmektedir.
Hubble Teleskobu’ndan Yararlanma
Bir gökbilimciler ekibi, Dünya’dan yaklaşık 250.000 ışık yılı uzaklıkta bulunan Draco cüce galaksisindeki yıldızların dinamik hareketlerini ölçerek bu tartışmayı açıklığa kavuşturmaya çalışmak için NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu’na yöneldi. 18 yıl süren gözlemleri kullanarak, minik galaksideki yıldızların hareketlerinin en doğru üç boyutlu anlayışını oluşturmayı başardılar. Bunun için Draco galaksisinin Hubble arşiv gözlemlerinin neredeyse yirmi yıl boyunca taranması gerekiyordu.
“Modellerimiz, kozmolojik modellerle uyumlu olan sivri uçlu bir yapıyla daha fazla uyuşma eğilimindedir” dedi Eduardo Vitral Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI) Baltimore’da ve çalışmanın baş yazarı. “Kesin olarak tüm galaksilerin sivri uçlu karanlık madde dağılımına sahip olduğunu söyleyemesek de, daha önce sahip olduğumuz her şeyi geride bırakan bu kadar iyi ölçülmüş verilere sahip olmak heyecan verici.”
Yıldız Hareketi için Gelişmiş Teknikler
Bir galaksideki karanlık madde hakkında bilgi edinmek için bilim insanları, karanlık maddenin çekiminin hakim olduğu yıldızlarına ve hareketlerine bakabilirler. Uzayda hareket eden nesnelerin hızını ölçmek için yaygın bir yaklaşım, Doppler Etkisi’dir – bir yıldız Dünya’ya yaklaşıyorsa veya Dünya’dan uzaklaşıyorsa ışığın dalga boyunda gözlemlenen bir değişiklik. Bu görüş hattı hızı değerli içgörüler sağlasa da, bu tek boyutlu bilgi kaynağından yalnızca belirli bir miktar bilgi elde edilebilir.
Yıldızlar bize daha yakın veya daha uzak hareket etmenin yanı sıra, gökyüzünde de hareket ederler ve bu da öz hareketleri olarak ölçülür. Görüş hattı hızını öz hareketlerle birleştirerek ekip, yıldızların 3B hareketlerinin benzeri görülmemiş bir analizini oluşturdu.
Çalışmayı 10 yıldan uzun bir süre önce başlatan makalenin ortak yazarlarından biri olan STScI’dan Roeland van der Marel, “Verilerdeki iyileştirmeler ve modellemedeki iyileştirmeler genellikle el ele gider,” diye açıkladı. “Çok karmaşık verileriniz yoksa veya yalnızca tek boyutlu verileriniz yoksa, nispeten basit modeller genellikle uyabilir. Topladığınız verilerin boyutu ve karmaşıklığı ne kadar fazlaysa, verilerin tüm inceliklerini gerçekten yakalamak için modellerinizin de o kadar karmaşık olması gerekir.”
Bilimsel Bir Maraton (Sprint Değil)
Cüce galaksilerin diğer galaksi türlerine göre daha yüksek oranda karanlık madde içeriğine sahip olduğu bilindiğinden, ekip, nispeten küçük ve küresel bir yakın uydu olan Draco cüce galaksisine odaklandı. Samanyolu gökada.
“Özgün hareketleri ölçerken, bir yıldızın bir dönemdeki konumunu not edersiniz ve ardından yıllar sonra aynı yıldızın konumunu ölçersiniz. Ne kadar hareket ettiğini belirlemek için yer değiştirmeyi ölçersiniz,” diye açıklıyor STScI’dan, makalenin bir diğer ortak yazarı ve son gözlem programının baş araştırmacısı Sangmo Tony Sohn. “Bu tür gözlemler için ne kadar uzun beklerseniz, yıldızların kaymasını o kadar iyi ölçebilirsiniz.”
Ekip, keskin ve istikrarlı görüşü ile rekor çalışma süresinin birleşimi nedeniyle yalnızca Hubble’ın sunabileceği kapsamlı bir temel çizgi olan 2004’ten 2022’ye kadar uzanan bir dizi dönemi analiz etti. Teleskopun zengin veri arşivi, yıldızların öz hareketlerinin ölçülmesindeki belirsizlik düzeyini azaltmaya yardımcı oldu. Hassasiyet, Dünya’dan Ay’da görüldüğü gibi bir golf topunun genişliğinden biraz daha az olan yıllık bir kaymayı ölçmeye eşdeğerdir.
Ekip, üç boyutlu verilerle, önceki çalışmalarda uygulanan varsayımların miktarını azalttı ve kendi modelleme çalışmalarında galaksinin dönüşü, yıldızlarının ve karanlık maddenin dağılımı gibi galaksiye özgü özellikleri dikkate aldı.
Sonuçlar ve Gelecekteki Araştırmalar
Draco cüce galaksisi için geliştirilen metodolojiler ve modeller gelecekte diğer galaksilere uygulanabilir. Ekip halihazırda Heykeltıraş cüce galaksisi ve Küçük Ayı cüce galaksisinin Hubble gözlemlerini analiz ediyor.
Karanlık maddeyi incelemek farklı galaktik ortamları gözlemlemeyi gerektirir ve ayrıca farklı uzay teleskopu görevlerinde iş birliği gerektirir. Örneğin, NASA’nın yakında çıkacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, yeni ayrıntıların ortaya çıkarılmasına yardımcı olacak karanlık maddenin farklı galaksilerdeki özellikleri Gökyüzünün geniş alanlarını gözlemleyebilme yeteneği sayesinde.
“Bu tür bir çalışma uzun vadeli bir yatırımdır ve çok fazla sabır gerektirir,” diye düşündü Vitral. “Bu bilimi, bu verileri toplamak için yıllar boyunca yapılan tüm planlamalar sayesinde yapabiliyoruz. Topladığımız içgörüler, bu şeyler üzerinde uzun yıllardır çalışan daha büyük bir araştırmacı grubunun sonucudur.”
Bu sonuçlar 11 Temmuz’da yayınlandı The Astrofizik Dergisi.
Referans: “HSTPROMO Cüce Küresel Galaksilerin İç Öz Hareket Kinematiği. I. Draco’nun Hız Anizotropisi ve Karanlık Madde Tepe Eğimi” Eduardo Vitral, Roeland P. van der Marel, Sangmo Tony Sohn, Mattia Libralato, Andrés del Pino, Laura L. Watkins, Andrea Bellini, Matthew G. Walker, Gurtina Besla, Marcel S. Pawlowski ve Gary A. Mamon, 11 Temmuz 2024, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ad571c
Hubble Uzay Teleskobu (HST), NASA tarafından 1990 yılında Uzay Araştırmaları Merkezi (NASA) ile ortaklaşa fırlatılan çığır açıcı bir yörünge gözlemevidir. Avrupa Uzay AjansıDünya atmosferinin bozulmasının dışında bulunan Hubble, güneş sistemimizden en uzak galaksilere ve aralarındaki anlaşılması zor kozmik olaylara kadar evrenin olağanüstü net ve derin görüntülerini sağlar. Hubble, onlarca yıldır evrenin genişleme hızı, galaksilerin merkezlerindeki kara deliklerin varlığı ve ötegezegenlerin atmosferik bileşimi de dahil olmak üzere astronomideki en önemli keşiflerin çoğunda kritik bir rol oynamıştır. Gelişmiş enstrümanlar ve sürekli yükseltmeler paketi, dünya çapındaki gökbilimcilerin yer teleskoplarının kolayca eşleşemeyeceği yüksek çözünürlüklü gözlemler yürütmesine olanak tanır ve bu da onu kozmosun incelenmesinde en değerli araçlardan biri haline getirir.