Uluslararası bir araştırma ekibi, NASA Chandra X-ray teleskobunun verileri ve radyo gözlemlerinden yararlanarak, Perseus galaksi kümesi yakınlarında dev bir gaz kütlesi keşfetti. Veriler ışığında bilgisayar simülasyonlarında şekli ortaya çıkarılan hareket halindeki gaz kümesi, Samanyolu Galaksisi’nin iki katı büyüklüğünde; yani 200.000 ışık yılı genişliğe sahip.
Gökbilimciler, milyarlarca yıl önce Perseus yakınlarından küçük bir galaksi kümesinin geçtiğini ve çekim gücüyle galaksi kümesindeki olağanüstü miktardaki gazın bir kısmını uzaya sürüklediğini belirtti. Araştırmada yer alan NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Stephen Walker, “Perseus’un küçük galaksi ile etkileşimi sonucu ortaya çıkan dev gaz dalgasının halen hareket halinde olduğunu” belirtti.
Galaksi kümeleri, Evren’de çkim gücü ile bir araya gelen en büyük yapılar olarak biliniyor. Dünya’dan 240 milyon ışık yılı ötede yer alan Perseus galaksi kümesi, 11 milyon ışık yılı genişliğe sahip. Adını, içinde yer aldığı takımyıldızdan alıyor. Birçok galaksi kümesinde olduğu gibi Perseus’un da görülebilir olan materyalinin büyük kısmı, her yanına dağılmış olan gaz. Milyonlarca derece sıcaklığa erişen gazlar, bu özelliği ile sadece X-ray alıcıları tarafından tespit edilebiliyor.
Perseus’ta yatan gizemli ‘körfez’
Chandra uzay teleskobunun gözlemleri, bugüne dek söz konusu gaz kütlesi içinde farklı yapılar ortaya çıkardı. Bunlar arasında, Perseus’un merkezindeki NGC 1275 galaksisinde yer alan süper dev karadeliğin savurduğu materyaller de var. Karadelikten saçılan parçacıklar, gökbilimcilerin ‘körfez’ adını verdiği esrarengiz, obruk biçimli bir alanda birikiyor.
Araştırmacılar, ‘körfezin’ çukur benzeri şeklini karadelikten üzerine ateşlenen materyal baloncukları ile oluşmadığını düşünüyor. ABD’nin New Mexico eyaletinde yer alan Karl G. Jansky Very Large Array radyo teleskop ağı ile elde edilen veriler, körfezden hiçbir madde salınımı olmadığını gösterdi. Bu durum, karadeliklerle bağlantılı kozmik yapıların aksi bir davranışı sergiliyor. Dahası, Perseus’tan kopan gaz kütlesinin bilgisayarda oluşturulan standart modelleri, körfezi temsil eden kemer biçimli yapının aksi yönde oluşması gerektiğini savundu.
Walker ve meslektaşları, 10.4 güne yayılan yüksek çözünürlüklü ve 5.8 güne yayılan geniş alan gözlemlerini bir araya getirdi. 700 ile 7,000 elektron volt enerji seviyesinde gerçekleştirilen gözlemlerde (görünür ışık gözlemlerinin ennerji seviyesi 2-3 elektron volt arasında değişiyor) elde edilen verilen ardından, körfez yapısının şekline ait detayları ortaya çıkarabilmek için Chandra verileri filtreden geçirildi.
Son olarak, Perseus galaksi kümesinin oluşturulan en detaylı görüntüsü Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nden (CfA) John ZuHone tarafından geliştirilen birleşen galaksi kümeleri simülasyonlarıyla karşılaştırıldı. Simülasyonlar, NASA Ames Araştırma Merkezi’nde yer alan Pleiades süperbilgisayarında çalıştırıldı.
Simülasyonlarını araştırmalarda kullanılması için internette sunan ZuHone, “Galaksi kümelerinin birleşmesi Evren’deki yapısal düzenin son basamağını temsil ediyor… Birleşen kümelerin hidrodinamik simülasyonları sıcak gaz içinde nesneler oluşturmamıza ve manyetik alan gibi fiziksel parametreler belirlememizi sağlıyor. Ardından, belirlediğimiz yapıları X-ray gözlemlerinde elde ettiğimiz verilerle eşleştiriyoruz” dedi.
Bilinen en büyük Kelvin-Helmholtz dalgası olabilir
Simülasyonlardan bir tanesi körfezin sahip olduğu düzeni açıklamaya yaklaştı. Simülasyona göre dev gaz kütlesinin ve körfezin oluşumu şu şekilde gerçekleşti:
Perseus benzeri büyük bir kümede yer alan gaz iki bileşim halinde yer aldı: Sıcaklığı 30 milyon derece civarında gezen bir ‘soğuk’ merkezi bölge ve buranın etrafını saran, sıcaklığı üç kat yüksek bir diğer bölge. Ardından Samanyolu’nun 1,000 katı kütleye sahip küçük bir galaksi kümesi Perseus’u sıyırdı. Sıyırmak derken, merkezinden 650,000 ışık yılı mesafede geçti.
Yakın geçiş, gazın sanki kahveye dökülen krema gibi çözülmesini sağlayan kütleçekimsel bir etkileşim oluşturdu. Sonuç olarak, kapladığı alan giderek genişleyen soğuk bir gaz döngüsü ortaya çıktı. Yaklaşık 2,5 milyar yıl sonra gaz kütlesi merkezinden 500,000 ışık yılı mesafeye uzaklaştı ve dış sınırında yok olmadan önce milyonlarca yıl dönüp duran dev gaz kütleleri oluştu.
Bu dalgalar, iki akışkanın arayüzündeki hacim farklılığından ortaya çıkan Kelvin-Helmholtz dalgalarının devasa örnekleri olarak beliriyor. Benzerleri ise okyanuslarda, bulut yapılarında ve dış gezegenlerde de gözlemleniyor. Hatta, Güneş’in yüzeyinde oluştukları bile birçok kez gözlemlendi.
Walker, Perseus’ta beliren körfez yapısının bugüne dek tespit edilen en büyük Kelvin-Helmholtz dalgası olabileceğini belirtti. Ayrıca, bugüne dek Centaurus (Erboğa) ve Abell 1795 galaksi kümelerinde de benzer yapılar tespit edildiğini ifade etti.
Araştırmalada elde edilen bir diğer bulgu, gaz dalgalarının büyüklüğünün kümenin maneyetik alanının gücüne işaret etmesi. Eğer çok zayıf ise dalgalar çok daha büyük boyutlara ulaşıyor. Eğer çok güçlü ise ortaya bile çıkmıyorlar. Perseus galaksi kümesine yönelik bu araştırma, kapsadığı tüm galaksi kümelerindeki manyetik alan büyüklüklerinin de incelenmesini sağladı. Birden çok kümenin tümünde manyetik alan gücünü saptayacak başka bir araştırma yöntemi bulunmuyor.