Rubin'in test verisinde bulunan Aquarius IV: soluk bir galaksi adayı

Gökyüzünde Kova takımyıldızı yönüne bakan bir teleskobun görüntüsünde, kalabalık bir yıldız tarlasının içinde birkaç düzine sönük nokta duruyor. Gözle bakınca hiçbir şey ayırt etmek mümkün değil. Yine de bir algoritma bu noktaların rastlantısal dağılmadığını, aynı yaşta ve aynı kimyasal yapıda yıldızların birbirine yakın durduğunu fark etti. Ortaya çıkan nesne, Samanyolu'nun yaklaşık 355.000 ışık yılı ötesindeki olası yeni bir uydu galaksisi: Aquarius IV.

Keşfin ilginç yanı iki katmanlı. Birincisi, Vera C. Rubin Gözlemevi'nin resmî on yıllık taramasına henüz başlamadan, test niteliğindeki erken verisiyle bulunması. İkincisi, çalışmanın başında bir doktora öğrencisinin durması: Yale Üniversitesi'nden William Cerny. Üstelik nesnenin ne olduğu bile henüz kesin değil.

Bulunan şey tam olarak ne?

Aquarius IV, arXiv'de yayımlanan ve Research Notes of the AAS dergisine gönderilen dört sayfalık kısa bir çalışmada tanıtıldı. Cerny ve ekibi, nesneyi Rubin'in Erken Veri Önizlemesi 2 (Early Data Preview 2) adlı veri paketinde buldu. Çalışmaya göre Aquarius IV'ün özellikleri şöyle:

Özellik	Değer (arXiv makalesine göre)
Uzaklık	yaklaşık 109 kiloparsek (yaklaşık 355.000 ışık yılı)
Yarı-ışık yarıçapı	yaklaşık 19 parsek (yaklaşık 62 ışık yılı)
Mutlak parlaklık	yaklaşık -1,9 kadir
Yıldız topluluğu	yaklaşık 13 milyar yaşında, ağır elementlerce çok fakir
Tespit gücü	Rubin verisinde yaklaşık 8 sigma, arşivdeki Karanlık Enerji Kamerası görüntülerinde yaklaşık 6 sigma

Birkaç terimi açalım. Mutlak parlaklık, bir nesnenin aynı uzaklıktan bakılsaydı ne kadar parlak görüneceğini anlatan ölçü. -1,9 gibi bir değer, tüm bir galaksi için akıl almaz derecede düşük: Samanyolu'nun milyonlarca kat gerisinde, tek bir parlak yıldızın ışığına yakın bir toplam ışık demek. Yarı-ışık yarıçapı, nesnenin toplam ışığının yarısını içine alan dairenin yarıçapı. Sigma ise bir tespitin rastlantı olma ihtimalinin ne kadar düşük olduğunu gösterir; ne kadar yüksekse sinyal o kadar güvenilirdir.

Gözle görünmeyeni algoritma buldu

Earth.com'un aktardığına göre ekip, yaşlı yıldız topluluklarının renklerine uyan küçük kümeleri arayan SIMPLE adlı bir algoritma kullandı. Mantık şu: Rubin'in kamerası gökyüzünün çok büyük bir bölümünü derin biçimde görüntülüyor, ama bir ultra soluk galaksi görüntüde parlak bir leke gibi durmuyor. Yalnızca birkaç düzine sönük yıldızdan oluşuyor ve ön plandaki Samanyolu yıldızlarının, arkadaki uzak galaksilerin arasında kayboluyor. Çözüm, yıldızları tek tek katalogda işaretleyip belirli bir yaş ve renk özelliğine uyanların gökte beklenenden fazla yığıldığı yerleri istatistikle aramak.

Washington Üniversitesi'nin haberinde, çalışmanın ortak yazarlarından doktora sonrası araştırmacı Peter Ferguson'ın bu zorluğu şöyle özetlediği aktarılıyor: Aquarius IV kadar soluk bir şeyi bulmak, yıldız kataloğunuzun ne kadar temiz olduğuna bağlıdır. Yani kataloğa karışan her sahte kaynak, gerçek bir sinyali örtebilir.

Galaksi mi, küme mi?

Yazarlar nesnenin özelliklerinin bilinen en küçük ve en soluk doğrulanmış ultra soluk cüce galaksilere çok benzediğini, ancak bir küresel yıldız kümesi olma ihtimalinin de dışlanmadığını açıkça yazıyor. Fark neden önemli? Küresel kümeler, yoğun biçimde sıkışmış yıldız toplulukları; içlerinde belirgin bir karanlık madde payı yok. Cüce galaksiler ise tam tersine, kütlelerinin büyük bölümünü görünmeyen maddeden alan sistemler olarak biliniyor.

Bu iki ihtimali birbirinden ayırmanın yolu yıldızların hızlarını ölçmek. Yıldızlar yalnızca görünen maddenin çekimine göre değil, bundan fazla bir çekimle birlikte hareket ediyorsa, arkada karanlık madde var demektir. Böyle bir ölçüm için daha derin görüntülere ve tayf (spektroskopi) gözlemlerine ihtiyaç var; makale de bu adımları açıkça sonraki iş olarak belirtiyor. Earth.com'un haberinde nesnenin neredeyse tamamen karanlık maddeden oluştuğu söyleniyor, ama bu henüz ölçülmüş bir sonuç değil, galaksi sınıflandırması doğru çıkarsa beklenen durum.

Uzaklık değerinde de bir belirsizlik var. Earth.com'a göre 355.000 ışık yılı, ağırlıklı olarak tek bir yıldıza dayanıyor; o yıldız Aquarius IV'e ait değilse nesne çok daha uzakta, 490.000 ile 650.000 ışık yılı aralığında olabilir.

Neden önemli: eksik uydular sorunu

Standart kozmoloji modeli, Samanyolu gibi büyük bir galaksinin etrafında karanlık maddeden oluşmuş çok sayıda küçük topluluk bulunmasını bekler. Bunların bir kısmı yıldız barındırıp cüce galaksi olarak görünür, bir kısmı neredeyse boş kalır. Oysa bilinen Samanyolu uydularının sayısı, Washington Üniversitesi'nin haberine göre yaklaşık 65. Alanda "eksik uydular sorunu" diye anılan bu fark, daha derin taramaların neleri ortaya çıkaracağı sorusunu gündemde tutuyor; Aquarius IV de tam bu tür bir taramanın ürünü.

Washington Üniversitesi'nin haberi Aquarius IV'ün yanında Rubin verisinde bulunan ikinci bir nesneyi, kozmik tozun gizlediği Rubin-GC1 yıldız kümesini de anıyor. Aynı habere göre Cerny, bu keşiflerin Rubin için yalnızca başlangıç olduğunu, çalışmaların ortak yazarı Marla Geha ise sonuçları son derece umut verici bulduğunu söyledi. Geha, Yale'de astronomi ve fizik profesörü.

Sırada ne var?

Rubin'in bu bulgular için taradığı alan, planlanan on yıllık taramanın küçük bir bölümü. Earth.com'un aktardığına göre simülasyonlar, henüz bulunmamış onlarca benzer "hayalet galaksi" olabileceğini gösteriyor. Asıl soru, bunların kaçının gerçekten karanlık madde yönünden zengin cüce galaksi, kaçının sıradan yıldız kümesi çıkacağı. Aquarius IV'ün yıldızlarının hızları ölçülene kadar bu nesne, iki sınıf arasındaki sınırın tam üzerinde duran bir aday olarak kalacak.

Not: Earth.com'a göre makale Research Notes of the AAS'ta yayımlandı; bu dergi editör denetimli kısa notlar yayımlar ve tam bir hakem değerlendirmesi süreci işletmez. Dolayısıyla sonuçlar ilk bulgu olarak okunmalı.

Fotoğraf: Rubin Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/B. Quint, CC BY 4.0, Wikimedia Commons