Dünya’dan yaklaşık 380.000 ışıkyılı uzaklıkta bulunan galaksi, “galaksileri bir arada tutan görünmez yapıştırıcı” olan karanlık maddenin doğasına ilişkin 90 yıllık bir çalışmada yeni ipuçları sağlayabilir. Gizemli madde Evrenin kütlesinin %80’inden fazlasını oluşturuyor ancak henüz doğrudan tespit edilemedi.
Bilim adamları, Krater II adı verilen uydu galaksinin, parçacıkları yerçekiminin ötesinde hala bilinmeyen bir kuvvetle etkileşime giren varsayımsal bir karanlık madde türü olan kendi kendine etkileşime giren karanlık maddeden (SIDM) oluşabileceğine inanıyor. Bu hipotez son yıllarda geleneksel “soğuk” karanlık maddenin alternatif bir formu olarak dikkat çekti.
“Bu projeye başladığımızda SIDM modelinin kabaca nasıl çalıştığını biliyorduk, ancak Krater II gözlemlerini açıklamada ne kadar başarılı olacağı konusunda hiçbir fikrimiz yoktu. Krater II analoglarına ilişkin bilgisayar simülasyonlarımız, tahminler ve gözlemler arasındaki uyumun şaşırtıcı derecede iyi olduğunu ve karanlık madde kendi kendine etkileşiminin gerekli gücünün başlangıçta varsaydığımızdan daha büyük olduğunu gösteriyor,” dedi çalışmanın ortak yazarı fizik profesörü Hai-Bo Yu ve Riverside’daki Kaliforniya Üniversitesi’nde astronomi.
2016 yılında Şili’deki Çok Büyük Teleskop (VLT) tarafından çekilen görüntülerde keşfedilen Krater II galaksisi, Samanyolu’nun Büyük ve Küçük Macellan Bulutları ile Yay galaksisinden sonra dördüncü büyük uydusudur. Bu galakside 6.500 ışıkyılı boyunca dağılmış birkaç milyar yaşlı yıldız bulunuyor ve bu galaksiyi şaşırtıcı derecede sönük, yani Samanyolu’ndan neredeyse 100.000 kat daha sönük yapıyor.
Yıllar boyunca Krater II’nin özelliklerini modellemek için yapılan sayısız girişime rağmen, galaksinin nasıl oluştuğu ve nispeten büyük boyutunu nasıl koruduğu hala tam olarak anlaşılamamıştır. Gökbilimciler, Krater II’nin Samanyolu’nun çekimsel etkisi altında çağlar boyunca geliştiğini biliyor. Aynı zamanda Krater II’yi çevreleyen karanlık madde halesini ve galaksi yıldızlarını da etkiler.
Ancak galaksinin Samanyolu etrafındaki yörüngesine ilişkin son ölçümler, bu etkileşimlerin Krater II’nin karanlık maddesinin yoğunluğunu açıklamak için çok zayıf olduğunu gösteriyor; eğer karanlık madde, geçerli Lambda-CDM (LCDM) tarafından tahmin edildiği gibi “soğuk” parçacıklardan oluşuyorsa. ) kozmoloji modeli. Samanyolu ile uzun vadeli yerçekimsel etkileşimler de Krater II’yi gözlemlenenden daha fazla küçültmüş olmalı.
Krater II’nin yörünge ölçümlerini kullanan Yu ve diğer ekip üyeleri, Samanyolu’nun gelgit kuvvetleri nedeniyle yıldız kütlesi ve karanlık madde parçacıklarının kaybını modellediler. Ekip, galaksinin gözlemlenen özelliklerinin, birbirleriyle etkileşime giren karanlık madde parçacıklarıyla açıklanabileceğini buldu.
Özellikle Krater II’nin, LCDM modelinin öngördüğü gibi, merkezine doğru yüksek yoğunluklu bir “karanlık madde zirvesi” yoktur. Öte yandan, eğer karanlık madde gerçekten kendi kendine etkileşime giren parçacıklardan oluşuyorsa, o zaman karanlık madde halesinin iç bölgelerindeki çarpışmalar, parçacıklar arasında enerji aktarabilir ve “aynı miktarda enerji taşımalarına neden olabilir” dedi Yu. Ekibin The Astrophysical Journal Letters’da yayınlanan araştırmasına göre bu, Krater II halesini hizalayacak ve merkezi bir “kaspa”nın yokluğunu açıklayacaktır.
SIDM ayrıca galaksinin bir karanlık madde halesi içinde genişleyeceğini tahmin ediyor; araştırmacılar bunun Krater II’nin büyük boyutunu CDM modellerinden daha iyi açıkladığını söylüyor.
