Karanlık madde, maddenin ışık yayması beklenmeyen esrarengiz bir formdur, ancak gece gökyüzünde gördüğümüz zengin yıldız ve galaksi dokusunun nasıl evrimleştiğini anlamak çok önemlidir. Evrenin temel yapı taşı olan karanlık maddenin pürüzsüz mü yoksa topak topak mı olduğu gökbilimciler için önemli bir sorudur; çünkü bu, onun neden yapıldığını ortaya çıkarabilir. Karanlık madde doğrudan gözlemlenemediğinden, özellikleri yalnızca yerçekimsel mercek etkisi gözlemlenerek belirlenebilir; bu sayede daha uzaktaki bir nesneden gelen ışık, karanlık nesnenin yerçekimi tarafından bozulur ve saptırılır.
Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nden ve çalışmanın baş yazarı Devon Powell, “Hiç ışık yaymıyor gibi görünen karanlık nesneleri avlamak açıkça zorlu bir iştir” dedi. “Onları doğrudan göremediğimiz için, onların yerçekimsel izlerini aramak için çok uzak galaksileri arka ışık olarak kullanıyoruz.”
Araştırma dergide yayınlandı Doğa Astronomi.
Ekip, Green Bank Teleskobu, Çok Uzun Taban Çizgisi Dizisi ve Avrupa Çok Uzun Taban Çizgisi İnterferometri Ağı da dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanından gelen teleskoplardan oluşan bir ağ kullandı. Bu uluslararası ağdan elde edilen veriler, Hollanda’daki VLBI ERIC Ortak Enstitüsü’nde ilişkilendirilerek, karanlık nesnenin yerçekimsel merceklenmesinin ince sinyallerini yakalayabilen Dünya boyutunda bir süper teleskop oluşturuldu.
Nesnenin güneşimizinkinden bir milyon kat daha büyük bir kütleye sahip olduğunu ve evrenin yalnızca 6,5 milyar yaşında olduğu dönemde, Dünya’dan yaklaşık 10 milyar ışıkyılı uzaklıkta, uzayın uzak bir bölgesinde bulunduğunu buldular.
Bu, yaklaşık 100 kat farkla, bu teknik kullanılarak bulunabilecek en düşük kütleli nesnedir. Bu hassasiyet seviyesine ulaşmak için ekibin dünyanın dört bir yanında bulunan radyo teleskoplarını kullanarak gökyüzünün yüksek kaliteli bir görüntüsünü oluşturması gerekiyordu.
Groningen Üniversitesi, Pretoria Üniversitesi ve Güney Afrika Radyo Astronomi Gözlemevi’nden veri toplamayı yöneten ve yardımcı makalenin başyazarı olan John McKean şunları söyledi: “İlk yüksek çözünürlüklü görüntüden itibaren, hemen kütleçekim yayında bir daralma gözlemledik, bu da bir şeyin üzerinde olduğumuzun işaretidir. Buna yalnızca bizimle uzak radyo galaksisi arasındaki başka bir küçük kütle kümesi neden olabilir.”
Devasa veri kümesini analiz etmek için ekibin yalnızca süper bilgisayarlarda çalıştırılabilecek yeni modelleme algoritmaları geliştirmesi gerekiyordu. Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nden Simona Vegetti, “Veriler o kadar büyük ve karmaşık ki, onları modellemek için yeni sayısal yaklaşımlar geliştirmek zorunda kaldık. Bu daha önce hiç yapılmadığı kadar basit değildi” dedi.
“Samanyolu’muz da dahil olmak üzere her galaksinin karanlık madde yığınlarıyla dolu olmasını bekliyoruz, ancak bunları bulmak ve toplumu onların var olduğuna ikna etmek çok fazla sayıda hesaplama gerektiriyor” diye devam etti. Ekip, yerçekimsel görüntüleme adı verilen özel bir teknik uyguladı; bu teknik, görünmez karanlık madde kümesinin yerçekimsel merceklenme etkisini radyo-ışıltılı yay karşısında haritalayarak “görmelerine” olanak sağladı.
Powell, “Verilerimizin hassasiyeti göz önüne alındığında, en az bir karanlık nesne bulmayı bekliyorduk, bu nedenle keşfimiz, galaksilerin nasıl oluştuğuna dair anlayışımızın çoğunun dayandığı sözde ‘soğuk karanlık madde teorisi’ ile tutarlıdır” dedi. “Bir tane bulduğumuza göre artık soru, daha fazlasını bulup bulamayacağımız ve bunların sayısının yine de modellerle aynı olup olmayacağıdır.”
Ekip şu anda gizemli karanlık nesnenin ne olabileceğini daha iyi anlamak için verileri daha fazla analiz ediyor, ancak aynı tekniği kullanarak bu tür düşük kütleli karanlık nesnelerin daha fazla örneğini bulup bulamayacaklarını görmek için gökyüzünün diğer kısımlarına da bakıyorlar. Eğer evrenin başka yerlerinde de bu tür gizemli nesneler bulunmaya devam edilirse ve bunların gerçekten de yıldızlardan tamamen yoksun olduğu ortaya çıkarsa, o zaman karanlık maddeye dair bazı teoriler geçersiz kılınabilir.
