Bazen kozmoloji dünyasında öyle bir veri masaya düşer ki, yıllardır üzerine teoriler bina edilen koca koca denklemler bir anda tökezler. Hubble Uzay Teleskobu'nun yakaladığı bu kare tam olarak böyle bir baş ağrısı. Karşımızda duran şey bir illüzyon değil; bir galaksiye bakıyorsunuz ve resmen arkasındaki diğer derin uzay galaksilerini tül perdenin arkasını görür gibi net bir şekilde seçebiliyorsunuz. Çünkü bu yapının içinde, evrendeki her galakside olması gereken o devasa "görünmez tutkal" neredeyse tamamen eksik.

Bazı sitelerde "İçinden arkası görünen galaksi bulundu, içinde bir şey eksik!" başlığıyla iki saniyede harcanıp geçilen NGC 1052-DF2 vakası, astrofizikçilerin eline tutuşturulmuş en acayip bilmecelerden biri. Olayın derinine inip bu gökcisminin neden teorileri birbirine kattığına adım adım bakalım.

Galaksileri Bir Arada Tutan Görünmez İskelet: Karanlık Madde

Meseleyi kavramak için önce standart bir galaksinin nasıl çalıştığını hatırlamak gerekiyor. Evrende bildiğimiz galaksilerin ezici çoğunluğu, karanlık madde adı verilen devasa bir kütle halesinin içinde doğup şekillenir.

  • Karanlık madde ışık yaymaz, ışığı soğurmaz ve yansıtmaz; ancak yerçekimi üretir.
  • Evrendeki toplam maddenin yaklaşık %85'i bu gizemli bileşenden oluşur.
  • Bizim Samanyolu da dahil olmak üzere sıradan galaksilerde yıldızların merkez etrafındaki dönüş hızları, sadece o yıldızların ve gazın kütlesiyle açıklanamayacak kadar yüksektir. Dıştaki yıldızların uzaya savrulup gitmesini engelleyen şey, galaksiyi bir arada tutan o devasa karanlık madde kütlesidir.

İşte Hubble'ın odaklandığı NGC 1052-DF2 tam bu noktada kuralı bozuyor.

"Galaksilerin çoğu karanlık madde denen görünmez bir kütlenin içinde doğar. Karanlık madde ışık yaymaz, ama çeker. Evrendeki maddenin yaklaşık %85'i bu türden. NGC 1052-DF2 öyle değil. Hubble görüntüsünde o kadar seyrek ki çok daha uzaktaki galaksiler içinden görünüyor. Samanyolu kadar büyük olmasına rağmen yaklaşık 200 kat daha az yıldızı var."

DF2, DF4 ve DF9: Karanlık Maddesi Çalınmış Galaksiler Zinciri

Görselde yuvarlak içine alınmış alana dikkat edin: DF2'nin yıldız bulutunun tam arkasında, milyarlarca ışık yılı daha ötede yer alan sarmal bir başka galaksi parıl parıl parlıyor. Normalde devasa bir galaksinin merkezine baktığınızda yıldız yoğunluğu, gaz ve toz perdeleri arkasını tamamen kapatır. Fakat DF2 öylesine hayaletimsi bir ultra dağınık galaksi (UDG) ki, Samanyolu ile benzer bir çapa sahip olmasına rağmen barındırdığı yıldız sayısı bizimkinin neredeyse 200'de biri kadar.

İşin fiziksel olarak asıl sarsıcı tarafı ise hız ölçümlerinde ortaya çıktı:

  • Yıldız Kümelerinin Dönüş Hızı: 2018 yılında keşfedilen DF2'de ve 2019'da bulunan komşusu DF4'te küresel yıldız kümelerinin hareket hızları ölçüldü. Yıldızlar o kadar yavaş dolanıyor ki, bu hız sadece ve sadece içeride gözle görünen yıldızların kendi kütleçekimiyle birebir örtüşüyor. Yani arkada ekstra bir karanlık madde kütlesi aramanıza gerek kalmıyor; çünkü yok.
  • Yeni Keşif DF9: 2026'da Yale Üniversitesi'nden Michael Keim ve ekibi zincire üçüncü bir halka ekledi: DF9.
  • DF9'un toplam kütlesi yaklaşık 100 milyon Güneş kütlesi kadar hesaplandı. Eğer standart bir karanlık madde halesine sahip olsaydı, kütlesinin en az 100 kat daha fazla olması gerekirdi.
  • Hizalanmış Galaksiler: İşin daha da garip yanı; DF2, DF4 ve DF9 gökyüzünde yaklaşık on soluk galaksiden oluşan neredeyse dümdüz bir dizilim hattının üzerinde yer alıyor.

Bir Galaksi Karanlık Maddesini Nasıl Kaybeder?

Peki bir galaksi nasıl olur da karanlık maddesinden arınmış olarak var olabilir? Astrofizikçiler bu soruyu çözmek için birkaç sağlam hipotez üzerinde duruyor:

1. Yüksek Hızlı Çarpışma ve Malzeme Ayrışması

En güçlü senaryoya göre, geçmişte iki devasa gaz zengini cüce galaksi inanılmaz yüksek bir hızla kafa kafaya çarpıştı. Bu çarpışma sırasında karanlık madde parçacıkları birbirleriyle etkileşime girmeden yollarına devam ederken, içlerindeki yoğun gaz kütleleri birbirine çarparak yavaşladı ve arkada kaldı. Geride kalan bu karanlık maddesiz saf gaz havuzunda daha sonra yeni yıldızlar doğdu ve ortaya DF2 benzeri hayalet yapılar çıktı. Bu model, söz konusu galaksilerin gökyüzünde neden düz bir hat boyunca inci tanesi gibi dizildiğini de mantıklı şekilde açıklıyor.

2. Kütleçekimsel Gelgit Soyulması (Tidal Stripping)

Bir diğer ihtimal, bu cüce galaksilerin yakınlarındaki NGC 1052 gibi devasa bir eliptik galaksinin çekim alanına fazlasıyla yaklaşmış olması. Ana gökcisminin uyguladığı vahşi gelgit kuvvetleri, cüce galaksinin dış katmanlarında yer alan görünmez karanlık madde halesini adeta bir kabuk gibi soyup kendine çekmiş olabilir.

Karanlık Madde Karşıtlarına İronik Bir Darbe

İşin en ironik felsefi tarafı ne biliyor musunuz? Yıllardır alternatif yerçekimi teorilerini (örneğin MOND - Değiştirilmiş Newton Dinamiği) savunan bir grup fizikçi, "Karanlık madde diye bir şey aslında yok, biz sadece yerçekiminin büyük ölçeklerdeki formülünü yanlış biliyoruz" diyordu.

Fakat NGC 1052-DF2 ve kardeşlerinin keşfi, MOND teorisine çok ağır bir darbe indirdi. Çünkü yerçekimi kanunları evrenin her yerinde aynı şekilde işlemek zorundadır. Eğer ortada karanlık madde değil de genel bir yerçekimi modifikasyonu olsaydı, DF2'nin içinde de yıldızların aynı şekilde hızlı dönmesi gerekirdi. Oysa DF2'de yerçekimi tam da Newton'un ve Einstein'ın öngördüğü gibi, sadece görünen kütle kadar etki ediyor.

Yani karanlık maddesi olmayan bir galaksinin bulunması, paradoksal bir şekilde karanlık maddenin evrende gerçekten fiziksel olarak var olan, bir yerlerden alınıp başka bir yere savrulabilen bağımsız bir bileşen olduğunu en net kanıtlayan olaylardan biri haline geldi.

Ekranda içinden uzayın derinlikleri süzülen soluk bir leke gibi duran DF2, arkasındaki diğer galaksiyi bize gösterirken aslında evrenin görünmeyen dokusunu anlamamız için paha biçilmez bir laboratuvar sunuyor.