Galaksi kümesi

Galaksi kümesi, kütleçekimi sayesinde bir arada duran yüzlerce hatta binlerce galaksiden, aralarını dolduran son derece sıcak gazdan ve görünmeyen karanlık maddeden oluşan dev bir topluluktur. Evrenin kütleçekimiyle kendi kendine bağlanabilmiş en büyük yapıları arasında sayılır.

Nasıl oluşur?

Evren çok erken dönemde neredeyse pürüzsüzdü; yalnızca çok küçük yoğunluk farkları vardı. Kütleçekimi zamanla yoğun bölgeleri daha da yoğunlaştırdı. Önce küçük yapılar, yani yıldız kümeleri ve cüce galaksiler oluştu; sonra bunlar birbirlerine çekilerek birleşti. Galaksi kümeleri bu "aşağıdan yukarıya" büyümenin geç evresinde ortaya çıkan, hâlâ büyümekte olan yapılardır. Bugün bile kümeler, çevrelerindeki küçük grupları ve tek galaksileri yutarak kütle kazanmaya devam eder.

Bir kümenin kütlesinin büyük kısmı galaksilerde değil, başka yerlerdedir. Kütlenin çoğunluğu karanlık maddedir; galaksilerin yıldızları toplamın yalnızca küçük bir kısmını oluşturur. Normal maddenin büyük bölümü de yıldızlarda değil, kümeyi dolduran, on milyonlarca derece sıcaklıktaki gazdadır. Bu gaz X ışını yayar ve X ışını teleskoplarıyla parlak bir sis gibi görünür. Gazın sıcaklığı ve dağılımı, kümenin toplam kütlesini ölçmek için kullanılır.

Örnekler

Bize en yakın büyük kümelerden biri olan Başak Kümesi yaklaşık 54 milyon ışık yılı uzaktadır ve yaklaşık 1300 üye galaksi içerir. Koma Kümesi yaklaşık 320 milyon ışık yılı uzaktadır ve binden fazla galaksi barındırır; Fritz Zwicky 1933'te bu kümedeki galaksilerin çok hızlı hareket ettiğini, görünen maddenin onları bir arada tutmaya yetmediğini göstermiş ve eksik kütle için "karanlık madde" ifadesini kullanmıştır. Mermi Kümesi adıyla bilinen, yaklaşık 3,7 milyar ışık yılı uzaktaki iki çarpışan küme ise, normal gazın çarpışmada yavaşlarken kütleçekim merceklenmesiyle haritalanan kütlenin gazla değil galaksilerle birlikte ilerlediğini göstererek karanlık maddenin varlığına güçlü gözlemsel kanıtlardan biri olarak sunulmuştur. Kümelerin ortasında genellikle çok büyük, eliptik bir "baskın galaksi" bulunur.

Samanyolu'nun bağlı olduğu Yerel Grup ise küme sayılacak kadar büyük değildir; Başak Kümesi'nin merkezini oluşturduğu Başak Üstkümesi'nin üyesidir.

Neden önemli?

Kümeler evrenin kütle terazisidir. Belirli bir hacimde kaç kümenin bulunduğu ve zaman içinde nasıl çoğaldığı, karanlık maddenin ve karanlık enerjinin miktarına duyarlıdır. Bu nedenle kozmologlar kümeleri sayarak evrenin genişleme tarihini sınar. Kümelerin kütleçekimi arkadaki cisimlerin ışığını büker; bu etki, çok uzak ve soluk galaksileri büyüterek görmemizi sağlayan doğal bir teleskop görevi görür.

Ayrıca kümelerin içinde galaksilerin yaşamı da değişir. Sıcak gazın içinden hızla geçen bir galaksi kendi gazını kaybedebilir ve yeni yıldız oluşturma yeteneğini yitirir. Bu yüzden kümelerdeki galaksilerin çoğu, tek başına duran benzerlerine göre daha yaşlı ve kırmızıdır.

Boyut ve sınıflandırma

Daha az galaksiden oluşan küçük topluluklara "grup", yüzlerce hatta binlerce galaksi içerenlere "küme" denir. Gruplar ve kümeler birlikte üstkümeleri oluşturur. Bir kümenin tipik çapı 1 ile 5 megaparsek, yani yaklaşık üç ile on altı milyon ışık yılı arasındadır; toplam kütlesi Güneş kütlesinin 10^14 ile 10^15 katı kadardır.

Merak edilenler

Kümelerin içindeki sıcak gaz, galaksilerin yıldızlarından çok daha fazla normal madde taşır. Bu gazın sıcaklığı yaklaşık otuz ile yüz milyon derece arasındadır; böyle bir sıcaklıkta gaz kümeyi terk etmez, çünkü karanlık maddenin kütleçekim kuyusu çok derindir. Sunyaev-Zeldovich etkisi denen bir olayda, gazdaki elektronlar kozmik mikrodalga artalan ışınımının fotonlarını hafifçe enerjiyle yükseltir; gökbilimciler bu iz sayesinde kümeleri çok uzaktan da bulabilir. Kümelerin merkezindeki parlak galaksiler komşularını yutarak büyüdüğünden bazen "yamyam galaksi" olarak anılır. Gözlem açısından kümeler üç farklı pencereden incelenir: görünür ışıkta galaksileri sayılır, X ışınında sıcak gazı ölçülür, merceklenme verisiyle de toplam kütle çıkarılır. Bu üç ölçümün birbiriyle karşılaştırılması karanlık madde oranını ortaya koyar.

İlgili terimler

• Galaksi
• Karanlık madde
• Kütleçekimsel merceklenme
• Yerel Grup
• Üstküme
• Samanyolu