Spiral galaxies neden bazılarında çubuk (bar) oluştururken, diğerlerinde oluşturmaz?

Spiral galaksilerin çoğunda görülen ancak her zaman oluşmayan “çubuk” (bar) yapısının neden bazı galaksilerde ortaya çıkıp diğerinde gözlemlenmediği sorusuna yanıt veren bilim insanları, bu yapının galaksinin düzenli dönüşüne sahip olan herhangi bir sistemde meydana gelebileceğini açıkladı. Yıldız çubuklarının hem spiral kolları bulunan hem de spiral kolsuz disk yapılarına sahip mermer (lenticular) galaksilerde oluşabildiği belirtildi. Galaksilerin diskindeki bozulmalar—örneğin yakın bir komşu yıldız sisteminin geçişi sırasında oluşan yerçekimsel iz—galaksin düzlemi boyunca dalga biçiminde titreşimler yaratır ve bu dalgalar disk merkezindeki yıldızların yörüngelerini uzatır.

Bu uzamış yörüngelerdeki yıldızlar birbirini çekerken, yörüngeleri hizalanır ve rezonans adı verilen, farklı yörüngelerin periyotları arasında bir ilişki kuran bir yapı oluşur. Bu rezonans, yörüngelerin kararlılığını sağlamaya yardımcı olur. Bilim insanlarına göre gözlemlenen çubuk şeklindeki kutumsu (boxy) yapı da işte bu sonucun bir etkisidir.

Spiral galaksilerin üçte ikisinde çubuk bulunuyor

Günümüzde spiral galaksilerin yaklaşık üçte ikisinin bir çubuka sahip olduğu, bunların arasında kendi galaksimiz Samanyolu’nun da bulunduğu belirtildi. Aslında çubuk oluşumuna yol açan bu düzensizliğin (kararsızlığın) bu kadar doğal olması nedeniyle, onlarca yıl önce birçok disk galaksinin neden çubuksuz olduğunu açıklamak bilim insanları için zor olmuştu. Simülasyonlarla çalışan bilim insanları, modellerini oluşturdukları her galakside çubukların oluşmasını engelleyecek bir yol bulamıyordu.

Konu üzerinde yapılan kapsamlı çalışmalar sayesinde bugün, bir galaksinin gaz içeriğindeki belirgin türbülansın ya da oldukça yüksek karanlık madde miktarının çubuk oluşumunu engelleyebileceği biliniyor. Bu durum aynı zamanda evrenin erken dönemlerindeki disk galaksilerin çubuk geliştirmeye eğilimli olmamasının nedeni: Erken galaksiler çok fazla türbülansa sahipti. Günümüzde ise galaktik diskler daha sakin bir duruma geldiği için, bir yıldız çubuğunun var olup olmadığını belirleyici unsur başlıca karanlık madde miktarı oluyor.

Spiral galaksilerin üçte ikisinin bugün bir çubuka sahip olduğunu görüyoruz; bu yapı kendi galaksimiz Samanyolu’nda da mevcut. Çubuk oluşumuna yol açan kararsızlığın doğallığı o kadar fazladır ki, yıllarca disk galaksilerin neden çoğu zaman çubuksuz kaldığını açıklamak zor olmuştu.

Daniel Ivanov — Fizik ve Astronomi Bölümü, Lisansüstü Öğrencisi, Pittsburgh Üniversitesi

Karanlık madde, çubuk oluşumunu belirleyen temel faktör oluyor

Bilim insanlarına göre galaksilerin gaz içeriğindeki türbülans ya da karanlık madde oranı, bir galaksin çubuklu mu yoksa çubuksuz mu olacağını belirliyor. Bu açıklama, evrenin genç dönemlerindeki yoğun ve karışık yapının çubuk oluşumunu nasıl etkilediğine dair önemli bir perspektif sunuyor. Galaktik dislerin zamanla sakinleşmesiyle birlikte bugünkü galaksilerde çubuk varlığının belirleyicisi başlıca karanlık madde miktarı haline geliyor.