Bilim İnsanları Galaksilerin Çevresinde Kayıp Sıradan Maddeyi Buldu

Gökbilimciler nihayet evrenin kayıp 'sıradan' maddesini bularak onlarca yıllık kozmik bir gizemi çözdü. Kanada Hidrojen Yoğunluk Haritalama Deneyi (CHIME) teleskobundan yapılan gözlemleri kullanan araştırmacılar, galaksileri çevreleyen ve uzun süredir tespit edilemeyen baryonik maddeyi oluşturan dağınık sıcak gaz bulutlarını belirledi. Proton ve nötronlardan oluşan bu sıradan madde, kozmolojik modeller tarafından öngörülmüştü ancak şimdiye kadar beklenen miktarlarda doğrudan gözlemlenememişti.

Bu keşif, evrenin bileşimine ilişkin temel anlayışımızı etkiliyor. Yıldızların, gezegenlerin ve canlıların yapı taşı olan baryonik madde, evrenin yalnızca yaklaşık %5'ini oluştururken geri kalanı karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşuyor. Ancak bu küçük kısmın bile neredeyse yarısı, yıldız ve galaksi araştırmalarında hesaba katılamamıştı. Yeni bulunan, son derece dağınık ve sıcak (yaklaşık 1 milyon santigrat derece) gaz bulutları, Samanyolu gibi galaksileri çevreliyor ve görünür disklerinin çok ötesine uzanıyor.

Bu önemli çünkü, baryonik maddenin galaksiler arasında bir filament ağı içinde dağılması gerektiğini öne süren standart kozmoloji modelinin temel bir tahminini doğruluyor. Kanada'nın Britanya Kolumbiyası'nda bulunan CHIME teleskobu, uzak galaksilerden gelen kısa ve güçlü radyo dalgası atımları olan hızlı radyo patlamalarını (FRB'ler) gözlemleyerek kayıp maddeyi tespit etti. Bu FRB'ler sıcak gazdan geçerken sinyalleri belirli frekanslarda gecikiyor ve gazın varlığını ve yoğunluğunu ortaya çıkarıyor.

Çalışmadan elde edilen belirli sayılar arasında, kayıp maddenin galaksilerin çevre galaktik ortamında (CGM) bulunduğu ve yoğunluklarının teorik beklentilerle tutarlı olduğu yer alıyor. Nature dergisinde yayınlanan araştırma, CHIME ve Kanada Hidrojen Yoğunluk Haritalama Deneyi/Hızlı Radyo Patlaması (CHIME/FRB) projesinden elde edilen verileri kullandı. Ekip, yolları boyunca elektronların dağılımını haritalamak için 13 FRB'yi analiz etti ve CGM'nin kayıp kısmı açıklamaya yetecek kadar baryon içerdiğini buldu.

Arka plan: Kayıp baryon arayışı 20 yıldan uzun süredir devam ediyor. X-ışını ve morötesi gözlemler kullanan önceki girişimler, yerel evrende beklenen baryonların yalnızca yaklaşık yarısını bulmuştu. 2017'de faaliyete geçen CHIME teleskobu, nötr hidrojeni haritalamak ve FRB'leri tespit etmek için tasarlanmıştı ve bu görev için benzersiz bir şekilde uygun hale geldi.

Sonraki adımlar: Araştırmacılar, ölçümlerini iyileştirmek ve kayıp maddeyi daha ayrıntılı haritalamak için daha fazla FRB kullanmayı planlıyor. Kilometre Kare Dizisi (SKA) gibi gelecekteki teleskoplar bu bulguları daha da doğrulayabilir ve CGM'nin galaksi evrimindeki rolünü keşfedebilir. Bu keşif ayrıca evrenin büyük ölçekli yapısını ve galaksi oluşumunu yöneten süreçleri incelemek için yeni yollar açıyor.