Samanyolu’nu teraziye koyup tartamayız elbette; fakat gökbilimciler NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu ile Avrupa Uzay Ajansı’nın Gaia uydusunu kullanarak galaksimizin kütlesini en doğru şekilde ölçmenin yolunu buldu. Son hesaplamalara göre Samanyolu’nun ağırlığı yaklaşık 1,5 trilyon Güneş kütlesi kadar (1 birim Güneş kütlesi Güneş’in ağırlığına denk). Bu kütlenin çok küçük bir yüzdesi Samanyolu’nda sayıları 200 milyarı bulan yıldıza ve galaksinin merkezinde bulunan 4 milyon Güneş kütlelik kara deliğe ait. Kalan kısmın yaklaşık %90’ı adeta evrenin iskeleti rolünü oynayan ve yıldızları galaksideki sabit konumunda tutan, görünmez ve gizemli, karanlık madde denen yapının içine hapsolmuş durumda.
Yıllardır devam eden araştırmalarda değişik gözlem yöntemleri kullanılmış ve galaksimizin kütlesinin 500 milyar ila 3 trilyon Güneş kütlesi arasında bir yerlerde olduğu sonucuna varılmıştı. Daha ileri tekniklerle ulaşılan mevcut ölçüm ise bu aralığın ortasına tekabül ediyor. Hesaplamalar arasındaki farklılık da zaten karanlık maddenin dağılımı ile ilgili ölçüm farkından kaynaklanıyor. Çalışmanın yürütücülerinden, Almanya’daki Avrupa Güney Gözlemevi araştırmacılarından Laura Watkins ölçüm yöntemleri ile ilişkili bu farkı şöyle açıklıyor: “Karanlık maddeyi doğrudan tespit edemiyoruz. Göremediğimiz bir şeyi tam olarak ölçme şansınız da olmaz. Samanyolu kütlesindeki mevcut belirsizliğe neden olan tam da bu.”
Şimdi ise kütleye dair yeni hesaplamalar evrendeki diğer galaksilere kıyasla bizi hacimli tarafa yerleştiriyor. En hafif galaksilerin Güneş kütlesi cinsinden ağırlığı 1 milyar civarında; en ağırlar ise bundan 30.000 kat daha fazla yani 30 trilyon Güneş kütlesi kadarlar. 1,5 trilyon Güneş kütlesi çapındaki ağırlık bu parlaklıktaki bir galaksi için beklenen bir sonuç. Hesaplamalarında gökbilimciler Hubble ve Gaia aracılığıyla küresel yıldız kümeleri denen oluşumların üç boyutlu hareketlerini ölçtüler; bu kümelerin her biri galaksinin merkezi etrafında dönen, binlerce yıldızdan oluşmuş tecrit halindeki küresel adalardan meydana geliyor. Gözle görülmesi mümkün olmasa da maddenin evrendeki en yaygın formu olan karanlık madde, küresel kümeler gibi görülebilir nesneler üzerinde belli bir etki gösteriyor. Öyle ki galaksi ne kadar büyükse bünyesindeki küresel kümeler de kütleçekiminin etkisiyle o denli hızlı hareket ediyor. Önceki hesaplamalardan gökbilimciler küresel kümelerin hangi hızla Dünya’ya yaklaştıklarını ya da uzaklaştıklarını biliyorlar. Bunlar gözlem alanımız içindeki hıza karşılık geliyor. Ancak Hubble ve Gaia sayesinde küresel kümelerin bu alanın dışında kalan kısımlardaki hareketi de büyük bir kesinlikle hesaplanabildi. Buradan da toplam galaksi kütlesine dair çıkarımlara gidildi.
İşin güzel tarafı Hubble ve Gaia aracılığıyla yapılan gözlemler birbirini tamamlıyor. Gaia Samanyolu’ndaki gökcisimlerinin üç boyutlu haritasını oluşturmak ve hareketlerin takibi için tasarlanmıştı. Bu da gökyüzü tabanlı tüm ölçümleri çok daha kesin bir zemine oturttu. Hubble ise görüş alanı bakımından daha az kapsayıcı, fakat çok daha sönük yıldızları bile ölçebiliyor; dolayısıyla çok daha uzaktaki kümeler hakkında veri sunuyor. The Astrophysical Journal dergisinde yayımlanacak olan bu son çalışmada Gaia’nın ölçümleri 65.000 ışık yılı mesafe içindeki 34 küresel yıldız kümesini içerirken Hubble’ınkiler 130.000 ışık yılı mesafe içindeki 12 kümeyi kapsadı; ölçümler 10 yıllık bir sürede toplanan görüntülerden yola çıkarak gerçekleştirildi. Ardından Gaia ve Hubble’ın ölçümleri bir harita üzerindeki tespit noktaları misali birleştirilerek Samanyolu galaksisinin Dünya’dan 1 trilyon ışık yılı uzağındaki bir mesafe içinde bulunan kütle dağılımı ölçümlerine ulaşıldı.
Samanyolu’nun en eski sakinleri olan küresel yıldız kümeleri, evreni oluşturan Büyük Patlama’nın sadece birkaç yüz milyon yıl sonrasından kalma, bilinen en eski yıldızları içeriyor. Bunların Samanyolu’nun Güneş’e ve güneş sisteminin unsurlarına konaklık eden spiral diskinden de önce oluştuğu biliniyor. Hubble ölçümlerini yürüten Tony Sohn’un belirttiği üzere “Küresel yıldız kümeleri o kadar uzak mesafelere kadar yayılmış durumdalar ki, gökbilimciler açısından galaksinin kütle ölçümü için mükemmel bir çıkış noktası sunuyorlar.” Velhasıl görünen o ki, kozmolojik problemlerin çözümünde önemli bir açığa dönüşmüş olan Samanyolu’nun kütlesini bilmek galaksimizin kozmolojik bağlamda nereye oturuyor olduğunu daha iyi anlamamızı sağlayacak.
Kaynak
1) “What Does the Milky Way Weigh? Hubble and Gaia Investigate”, 7 Mart 2019; https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/what-does-the-milky-way-weigh-hubble-and-gaia-investigate.
2) “Hubble & Gaia accurately weigh the Milky Way”, Hubble Space Telescope News, 7 Mart 2019; https://spacetelescope.org/news/heic1905/.
