Samanyolu’nun kayıp kütlesi yıldızlararası kuyruklu yıldız sürüsünde saklanıyor olabilir mi?

3I/ATLAS geçen yıl büyük bir heyecan yarattı ve gökbilimcileri kendi güneş sistemlerimiz kadar diğer güneş sistemleri hakkında da bildiklerini güncellemeye davet etti. Ancak bu üçüncü yıldızlararası ziyaretçinin karanlık madde anlayışımız üzerinde beklenmedik bir etkisi olabilir. Yeni bir makale mevcut arXiv Hamburg Üniversitesi’ndeki araştırmacıların ön baskı sunucusu, büyük miktarlarda yıldızlararası nesnelerin veya ISO’ların varlığının galaksimizdeki karanlık madde hesaplamalarımız üzerindeki etkisini hesaplamaya çalışıyor.

Karanlık maddeye ilişkin hesaplamalarımızın bir kısmı “kayıp kütle” olarak bilinen şeye dayanmaktadır. Bu değer, Galaktik dönüş eğrisi olarak bilinen bir özelliğe (temel olarak yıldızların Samanyolu’nun merkezi etrafında dönme hızına) dayanmaktadır. Eğrinin gerçek değeri, görebildiğimiz yıldızların sayısından beklenebilecek olandan çok daha yüksektir; dolayısıyla, bu artan dönüş hızını açıklayabilecek başka bir şeyin kütleye katkıda bulunması gerekir.

Bilim adamları uzun süredir bu kütleye katkıda bulunan faktörün karanlık madde olduğunu savunuyorlar. Ancak yerçekimi dışında herhangi bir şeyle etkileşime girmediği veya çok nadiren etkileşime girdiği için, onu gerçekten “görebiliyoruz” gibi değil, bu da çalışmayı zorlaştırıyor. Gaia misyonundan galaksideki karanlık maddenin değerine ilişkin mevcut tahminler, yoğunluğunun kabaca santimetreküp başına 0,44 gigaelektron volt olduğunu gösteriyor. Peki ya bu kayıp kütlenin bir kısmı için başka bir açıklama varsa?

ISO’ların kendileri de kütleye sahiptir ve başka yollarla da görülebilirler. Şu ana kadar bunlardan sadece üçünü gördük: 1I/’Oumuamua, 2I/Borisov ve 3I/ATLAS, 0,16 ile 2,8 km arasında bir yarıçapta hareket eden grubun en büyüğü. Kütle yarıçapın küpüyle birlikte arttığından, değerdeki bu fark, bu en büyük yıldızlararası ziyaretçinin tahmini ağırlığı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Ancak şu anda galakside trilyonlarca olmasa da muhtemelen milyarlarca başka yıldızlararası nesnenin bulunduğunu da biliyoruz.

Araştırmacıların cevaplamaya çalıştığı soru basitti: Galaksinin “kayıp kütlesinin” yüzde kaçı, normal gözlem tekniklerimizi kullanarak göremediğimiz yüzen yıldızlararası nesneler olabilir? Bu değeri belirlemek için, 3I/ATLAS boyutuna benzer gezici kayaların yerel yoğunluğunu hesaplamak amacıyla Poisson dağılımı olarak bilinen istatistiksel bir süreç uyguladılar.

Ve galaksinin genel bölgesinde bunlardan oldukça fazla sayıda yüzebildiğini buldular.

Bu süreci bir adım daha ileri götürerek galaksideki bu ISO’lara atfedilebilecek “eksik kütlenin” yüzdesini hesapladılar. Şu anda karanlık maddeye atfedilen galaksinin kütlesinin yaklaşık %13 ila %45’ini oluşturabilecekleri ortaya çıktı.

Kuşkusuz, bu ekstrapolasyon sürecinde bazı zayıflıklar var. Bunlardan en önemlisi, tam anlamıyla 1—3I/ATLAS’lık bir örneklem boyutunu tüm galaktik ISO popülasyonuna tahmin etmeleridir.

Hatta yazarların kendileri, ISO’ların eksik kütlenin yarısını oluşturduğu hesaplamadaki üst sınırın, yıldızlararası uzaya “aşırı iyimser” miktarda madde atılmasını gerektirdiğini bile kabul ediyorlar.

Ancak temeldeki matematik sağlamdır ve mevcut ve gelecek bazı anketler için çıkarımlar içermektedir. LZ ve XENONnT gibi doğrudan karanlık madde tespit deneyleri, ksenon teknelerinden geçen zayıf etkileşimli büyük parçacıkların veya WIMP’lerin beklenen akışını hesaplamak için yerel karanlık madde yoğunluğuna dayanır. Bu sayı, deney tasarımcılarının başlangıçta beklediğinden yalnızca %18 daha düşükse, cihazların hassasiyetlerinin yeniden ayarlanması gerekebilir.

Neyse ki bu teoriyi kanıtlayacak veya çürütecek daha fazla kanıt elde etmek için uzun süre beklememize gerek kalmayacak. Düzinelerce, hatta potansiyel olarak yüzlerce yeni yıldızlararası nesne bulması beklenen yeni nesil gökyüzü araştırmaları çevrimiçi hale geliyor.

ISO’ların boyutu ve şekli hakkında daha iyi bir anlayışa sahip olduğumuzda, galaksimizin eksik kütlesine ne gibi bir katkıları varsa, ne gibi katkıları olduğunu ve karanlık madde anlayışımızın doğru olup olmadığını daha iyi anlayacağız.