Kozmos'taki toplam maddenin %85'inden oluşan ve bilebildiğimiz evrenin %27'sini kapsayan karanlık maddeler hakkındaki bilinmezlikler giderek azalıyor.

İlk defa olarak; karanlık maddenin bir başka karanlık madde ile çekim kuvveti dışında bir yol ile etkileşim halinde olduğu gözlemlenmiş olabilir. Avrupa Uzay Gözlem Evininin büyük teleskopu ve NASA/ESA Hubble Uzay Teleskopu tarafından galaksilerin çarpışmalarına dair elde edilen gözlemler sonucu; evrenin bu gizemli bileşeninin doğası hakkında ilk ilgi çekici ipuçları topladı.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 'de yayımlanan bulgular, mevcut teorilerin kapsamı dışındaki egzotik fizikle ipuçları veriyor olabilir.

Durham University 'den Dr. Richard Massey öncülüğündeki astronom ekibi; Abell 3827 kümesi içerisindeki 4 galaksinin gelişi güzel çarpışmaları üzerine çalıştılar. Ekip; sistem içerisindeki kütle yerlerini belirledi ve karanlık madde ile parlak galaksilerin dağılımını karşılaştıran bir plan çizdiler.

Karanlık maddenin öylece durduğunu, kütle çekimi dışında başka bir iş yapmadığını düşünüyorduk. Fakat, eğer karanlık madde; bu çarpışmalar sırasında yavaşlıyorsa, bu durum karanlık bölgedeki zengin fiziğe katkı sunacak ilk delil olabilir.
-Dr. Richard MasseyHer ne kadar karanlık madde görünmez olsa da, ekip kütle çekim gözlemi denilen bir teknik kullanarak karanlık maddenin yerini anlayabiliyor. Çarpışan galaksiler çevresindeki karanlık maddenin kütlesi uzay-zamanı ciddi şekilde etkilerken, uzak galaksilerden gelen ışığın güzergahında da bükülmeler meydana getirir.

Mevcut bilgimize göre bütün galaksilerin karanlık madde kümeleri içerisinde bulunduğunu düşünüyoruz. Onları dengede tutan bir karanlık maddenin kütle çekimi olmadan, Samanyolu gibi galaksiler döndükçe birbirlerinden koparlar. Bu kopuşu engellemek için de evrendeki kütlenin %85'i karanlık madde olarak bulunmak zorundadır ve bu maddelerin doğası hala bir gizem olarak durmaya devam ediyor.

Bu çalışmada, araştırmacılar çarpışan 4 galaksiyi gözlemlediler ve bir karanlık madde kümesinin; kuşattığı galaksilerin gerisinde olduğu görüldü. Karanlık madde, galaksinin 5000 ışık gerisinde bulunuyor ve NASA'nın Voyager uzay aracıyla bu mesafe 90 milyon yılda gidilebilir.

Karanlık madde ve ilişkili olduğu galaksi arasındaki gecikmenin çarpışmalar sırasında karanlık maddenin kendisiyle çekim kuvveti dışında başka bir kuvvet aracılığıyla bir etkileşime --hatta çok hafif bir etkileşime-- girdiği sırada olduğu düşünülmektedir. Karanlık maddenin kütle çekimi dışında başka bir yol ile etkileşim yapabildiği daha önce hiç gözlemlenmemişti.

Durham University 'den makalenin yazarlarından Richard Massey:

"Karanlık maddenin öylece durduğunu, kütle çekimi dışında başka bir iş yapmadığını düşünüyorduk. Fakat, eğer karanlık madde; bu çarpışmalar sırasında yavaşlıyorsa, bu durum karanlık bölgedeki zengin fiziğe katkı sunacak ilk delil olabilir" diyor.

Araştırmacılar gecikmeyi ortaya çıkaran başka etkilerin de olması gerektiği üzerine daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulduğunu belirtiyorlar. Daha fazla galaksi üzerine yapılmış benzer gözlemler ve galaksi çarpışmalarının bilgisayar simülasyonları yapımına ihtiyaç olduğunu dile getiriyorlar.

University of Minesota 'dan ekip üyesi Liliya Williams:

"Karanlık maddenin evrenin şekillenmesinde yerçekimsel etkisi yardımıyla var olduğunu biliyorduk, fakat utandırıcı bir şekilde hala karanlık maddenin tam olarak ne olduğu hakkında çok az şey biliyoruz. Gözlemimiz karanlık maddenin yerçekimsel kuvveti dışında başka kuvvetler aracılığıyla da etkileşime giriyor olabileceğini gösteriyor. Bu da demek oluyor ki; karanlık maddenin ne olabileceğine dair bazı spesifik teoriler ortaya çıkarabiliriz" diyor.

Bu sonuç; ekibin daha önce çarpışan galaksi kümeleri  arasındaki 72 çarpışmaya dair yaptıkları gözlem sonucunda elde ettikleri bulguları desteklerken karanlık maddenin kendisiyle de çok küçük bir etkileşim içerisine girdiğini gösteriyor. Öte yandan yeni çalışma galaksi kümeleri yerine tekil olarak galaksilerin hareketlerini göz önüne alıyor. Araştırmacılar; bu galaksiler arasındaki çarpışmanın daha önceki çalışmada gözlemlenen çarpışmalara kıyasla daha uzun süre devam ettiğini, dolayısıyla da zamanla oluşan küçük sürtünme kuvvetlerinin etkisine ve ölçülebilir bir gecikmenin ortaya çıkmasına ortam hazırlandığını da düşünüyorlar.

Ekip, geçtiğimiz ay yaptıkları çalışmada karanlık maddenin çevresiyle olan etkileşiminin üst limitini ortaya koymuşlardı, bu araştırma da ise alt limit ortaya koyuluyor. Richard Massey; sonunda karanlık maddeyi; mevcut bilgiyi iki sınır arasında sıkıştıran alt ve üst sınır içerisine yerleştirdiklerini söylüyor.

---

Notlar: 

Görsel Açıklama: Kümedeki karanlık madde dağılımı mavi çizgilerle gösterilmiştir.

Astronomlar evrenin toplam kütle/enerji içeriğinin; %68 karanlık enerji, %27 karanlık madde ve %5 "normal" madde olduğunu bulmuşlardı. Bu yüzden, %85 ifadesi "madde"nin karanlık kısmı ile ilişkilendiriliyor.

Bilgisayar simülasyonları; çarpışmadan doğan ekstra sürtünmenin karanlık maddeyi yavaşlatabileceğini gösteriyor. Bu etkileşimin doğası bilinmiyor; oldukça bilinen bir etkinin ya da bilinmeyen yabancı bir kuvvetin sonucu olabilir. Bu noktada söylenebilen tek şey; bunun yerçekimsel bir kuvvet olmadığı.

Bu 4 galaksi de karanlık maddelerinden ayrılmış olabilir. Fakat, yalnızca bir galaksiden elde edilen çok iyi bir ölçüme sahibiz. Diğer 3 galaksiden elde edilen lens görüntüleri oldukça uzak, dolayısıyla karanlık maddenin yerini belirlemede sıkıntılar oluşabiliyor.

Galaksi kümeleri bin adete kadar varan tekil galaksiler içeriyor.

Sonuçtaki ana belirsizlik çarpışmanın ömrü: karanlık maddeyi yavaşlatan sürtünme yaklaşık bir milyar yıldır etkileyen zayıf bir kuvvet ya da "yalnızca" 100 milyon yıldır etkileyen görece güçlü bir kuvvet olabilir.

---

Araştırma Referansı: Richard Massey et al. The behaviour of dark matter associated with 4 bright cluster galaxies located in the 10 kpc core of Abell 3827. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2015
Kaynak: European Southern Observatory, http://www.eso.org/public/news/eso1514/