Hubble'ın mercek avı: sarmal galaksinin köşesinde iki kez görünen uzak bir galaksi

NASA'nın 22 Ekim'de paylaştığı Hubble Uzay Teleskobu görüntüsünün ortasında, kolları geniş bir yay çizen çubuklu bir sarmal galaksi duruyor. Ama NASA'ya göre asıl ilginç olan, görüntünün sağ alt köşesindeki küçük ayrıntı. Orada uzaktaki bir galaksi, önündeki daha yakın bir galaksinin kütleçekimiyle büyütülüp çarpıtılıyor. Gökbilimciler bu olaya kütleçekimsel mercek diyor.

Görüntü, Hubble'ın topladığı çok sayıda mercek gözleminden biri. NASA, bu gözlemlerin yeni Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ile yapılacak bilime hazırlık olduğunu belirtiyor.

Kütleçekimsel mercek nedir?

Kütle, uzay ile zamanın oluşturduğu dokuyu, yani uzay-zamanı büker. Bir galaksi gibi büyük bir kütlenin yanından geçen ışık da bu bükülmeyi izler. Sonuçta arkadaki cismin ışığı, uzayda dev bir merceğin içinden geçmiş gibi kıvrılır, biçimi bozulur ve parlaklığı artar. Bunun olması için öndeki ve arkadaki galaksinin bize göre neredeyse tam aynı doğrultuda durması gerekir. Bu yüzden mercekler, ancak şans eseri oluşan hizalanmalarla ortaya çıkar.

NASA'nın açıklamasına göre bu görüntüdeki mercek, yaklaşık 4,5 milyar ışık yılı uzaklıktaki eliptik bir galaksiden oluşuyor. Yani bu galaksiden bugün aldığımız ışık, yola çıktığında Güneş Sistemi daha oluşma aşamasındaydı. Arkadaki galaksi ise yaklaşık 8 milyar ışık yılı ötede, neredeyse iki kat uzakta.

Aynı galaksi, iki ayrı yay

Arkadaki galaksi görüntüde iki kez beliriyor. Kırmızımsı eliptik galaksinin sol üstünde büyük ve kolayca seçilen mavi bir yay var. Sağ altında ise aynı galaksinin çok daha küçük ve ters dönmüş bir görüntüsü duruyor. Bu düzene "yay ve karşı yay çifti" deniyor.

Bu tür görüntüler yalnız göze hoş gelmiyor, bir ölçüm aracı da sunuyor. Öndeki galaksi ne kadar büyük kütleliyse mercek o kadar güçlü oluyor ve ışığı o kadar çok büküyor. Gökbilimciler arkadaki galaksinin ne kadar çarpıldığına bakarak öndeki galaksinin kütlesini hesaplayabiliyor.

Görünmeyen kütlenin izi

Bu hesap, karanlık madde araştırmalarının merkezinde duruyor. Karanlık madde, evrendeki kütlenin büyük bölümünü oluşturduğu düşünülen, ışık yaymadığı için doğrudan görülemeyen gizemli bir madde. NASA'ya göre öndeki galaksideki görünür madde, arkadaki galaksinin ışığındaki çarpılmayı açıklamaya yetmiyor. Aradaki fark, araştırmacıların hem galaksinin toplam kütlesini hem de ne kadar karanlık madde içerdiğini hesaplamasına imkân veriyor.

Görüntünün geri kalanı neredeyse tümüyle galaksilerden oluşuyor. Birkaç dağınık nokta, bizim galaksimizdeki önde kalan yıldızlar. Ortadaki çubuklu sarmal, merkezindeki yıldız çubuğundan kolları uzanan bir galaksi. Boyutu kabaca Samanyolu kadar ve gökbilimciler Samanyolu'nun da çubuklu bir sarmal olduğunu düşünüyor. Büyük sarmalın solundaki küçük sarmal ise bir uydu galaksi olabilir. Tıpkı Samanyolu'nun çevresinde dolanan Büyük ve Küçük Macellan Bulutları gibi.

Hubble tek tek, Roman toplu bakacak

İki teleskop farklı ışıklarda çalışıyor. Hubble gökyüzünü ağırlıkla görünür ve morötesi ışıkta, biraz da kızılötesinde görüyor. Roman ise esas olarak kızılötesinde, biraz da görünür ışıkta gözlem yapıyor. Hubble tek tek cisimlerin keskin, ayrıntılı görüntülerini alabiliyor. Roman'ın görüş alanı ise çok daha geniş ve geniş gökyüzü panoramalarına uygun. Roman'ın kamerasının uzaydaki ilk sınavları da beklentileri aşmıştı.

Bu iş bölümü, mercek araştırmalarında da işe yarayacak. Hubble mercekleri ancak birer birer inceleyebiliyor. Roman ise geniş bakışı sayesinde çok daha büyük bir mercek örneklemi sunacak. NASA'ya göre gökbilimciler şimdi Hubble'ın keskin görüntüleriyle, karanlık maddenin yol açtığı çarpılmaları çözümleyecek bir bilgisayar modeli kuruyor. Bu araç daha sonra Roman'ın dev görüntülerinin incelenmesinde kullanılacak. Hubble da Roman'ın bulacağı ilginç mercekleri ayrıntılı olarak izleyecek.

NASA'nın açıklaması, bu tek görüntüden yeni bir bilimsel sonuç çıkarmıyor. Öndeki galaksinin kütlesi ve içerdiği karanlık madde miktarı için bir rakam da vermiyor. Görüntü, daha çok iki teleskobun önümüzdeki yıllarda nasıl birlikte çalışacağının bir örneği. Asıl soru, Roman'ın toplayacağı çok sayıda merceğin karanlık maddenin galaksilerde nasıl dağıldığına dair ne söyleyeceği.