Güncellenmiş CfA kırmızıya kayma kataloğunda galaksi kümelenmesinin fraktal doğası

Gece göğü neden karanlık ama boş değil

Açık bir gecede yukarı bakın; dağılım gösteren yıldızları, Bulutsuz Samanyolu şeridini ve belki başka bir galaksinin soluk bir lekesini görürsünüz. Buna karşın gökbilimciler artık Evren’de trilyonlarca galaksi olabileceğini biliyor. Madde kusursuzca eşit dağılsaydı gökyüzü her yönden ışık saçarak parlayacaktı. Bunun yerine uzay çoğunlukla karanlık ve galaksiler devasa boş bölgelerle ayrılmış kümeler ve filamentler halinde toplanıyor. Bu makale, aldatıcı ölçüde basit bir soruyu gündeme getiriyor: galaksiler maddeyi en büyük ölçeklerde nasıl düzenlediğini açıklayabilecek, dallanan ağaçlar ya da kıyı çizgileri gibi gizli “fraktal” desenleri izliyor mu?

Yumuşak kozmostan kozmik ağına

Modern kozmoloji genellikle yeterince uzak ölçeklerde Evren’i düzgün olarak ele alır; bu fikir, ΛCDM olarak bilinen standart kozmik evrim modelinin temelini oluşturur. Ancak galaksilerin ayrıntılı haritaları daha karmaşık bir şey gösterir: uzun zincirler, tabaka benzeri duvarlar ve büyük boşluklar; bunların hepsi üç boyutlu devasa bir ağı oluşturur. Yazarlar, matematikçi Benoît Mandelbrot’a dek uzanan bir öneriyi yeniden inceliyor: bu ağ fraktallar kullanılarak tanımlanabilir — benzer desenlerin birçok ölçek boyunca yinelenmesiyle oluşan yapılar. Galaksilerin sonunda tekdüze bir sisi andırdığı varsaymak yerine, gerçek verilerin kümeler, süperkümeler ve filamentlerin küçükten çok büyüğe birbirini yankılayan bir fraktal hiyerarşi gibi davranıp davranmadığını test ediyorlar.

Gizli desenleri ortaya çıkarmak için bir milyon galaksi

Bu fikri sınamak için araştırmacılar en kapsamlı kaynaklardan birine yöneliyor: Güncellenmiş CfA Kırmızıya Kayma Kataloğu (UZCAT). Bu derleme, farklı büyük taramalardan alınmış yaklaşık yedi yüz elli bin galaksiye ilişkin radyal hızları —galaksilerin kozmik genişleme nedeniyle bizden ne kadar hızlı uzaklaştıkları— bir araya getiriyor. Her ölçülen kırmızıya kaymadan ekip, güncellenmiş bir Hubble yasası biçimi kullanarak galaksinin uzaklığını tahmin ediyor. Örneklemi yanlış sınıflandırılmış nesneler, sorunlu ölçümler ve aşırı aykırılar çıkarılarak temizliyor, ardından galaksileri yakındaki sistemlerden ışık hızının yarısından daha hızlı uzaklaşanlara kadar yedi mesafe veya hız “bant”ında grupluyorlar. İstatistiksel kontroller, veride kalan boşlukların özünde rastgele meydana geldiğini öne sürüyor; bu nedenle ekibin aradığı büyük ölçekli desenleri çarpıtma olasılıkları düşük görünüyor.

Fraktal gözlüklerle kozmik ağı okumak

Yazarlar basitçe kutularda galaksi saymaktan kaçınarak, düzensiz, ani davranışın norm olduğu türbülans ve kaos çalışmalarından araçlar uyguluyor. Uzayı Güneş’ten giderek artan uzaklıklara sahip kabuklara bölüp ortalama galaksi sayısının ölçekle nasıl değiştiğini hesaplıyorlar. Bu sayımlardan farklı ölçeklerde yoğun bölgelerin ve boşlukların ne kadar katkıda bulunduğunu söyleyen matematiksel bir parmak izi olan “çoklu fraktal spektrumu” oluşturuyorlar. Kusursuz düz bir Evren’de bu spektrum tek bir değere çökseydi; fraktal bir evrende ise genişlerdi. Ekip, gözlemlenen spektrumu, ağırlıklı Cantor kümesi adı verilen basit bir teorik yapıyla karşılaştırıyor —bir doğru parçadan orta bölümleri tekrar tekrar çıkarıp kalan parçalara ağırlığı dengesiz biçimde yeniden dağıtarak oluşturulan klasik bir fraktal. Bu model daha önce Güneş rüzgârındaki türbülanslı plazmaları ve laboratuvar deneylerini tanımlamak için kullanılmıştı.

Kozmik yapı hakkında sayılar ne diyor

Analiz, galaksi dağılımının tamamen düzgün olmadığını ama vahşi bir fraktal da olmadığını gösteriyor. UZCAT’den çıkarılan çoklu fraktal spektrumu, özellikle kozmik ağın daha yoğun kısımları için, ağırlıklı Cantor-kümesi modelleriyle oldukça iyi uyuşuyor. Spektrumun ne kadar geniş olduğunu ölçen tek bir ana sayı 0.1 ila 0.15 civarında, türbülanslı güneş rüzgârında görülen değerlerden çok daha küçük ama Güneş’in etkisi dışında nispeten sakin yerel yıldızlararası ortamdan daha büyük çıkıyor. Bu durum, galaksilerin çoğunlukla basit bir ölçeklenme kuralını izlediğini, tekdüzeliğe nazikçe ama gerçekten sapmalar gösterdiğini düşündürüyor. Spektrumdaki yayılım ve hafif asimetri yakın ve daha uzak galaksi örnekleri arasında biraz değişiyor; bu da büyük boşlukların ve ideal bir Hubble genişlemesinden küçük sapmaların galaksilerin kümelenmesinde ölçülebilir bir iz bırakabileceğine işaret ediyor.

Standart bir Evrene fraktal bir tat

Günlük anlatımla, çalışma Evren’in genel olarak standart kozmolojik tabloyla tutarlı olduğunu, aynı zamanda galaksilerin düzenlenişinde bir “fraktal tat” sergilediğini savunuyor. Kozmik ağ, türbülanslı akışkanlarda görülenlere benzer ölçeklenme yasalarını izliyor gibi görünüyor ve bu desenler şaşırtıcı derecede basit fraktal tariflerle yakalanabiliyor. Yine de düzlüğün genel sapmaları mevcut ΛCDM yapısal oluşum modelleriyle rahatça uyum sağlayacak kadar küçük. Hâlâ tüm galaksilerin yalnızca çok küçük bir kesitini haritalayabiliyor ve üç boyutlu ağı tam olarak çözümleyemiyoruz; bu yüzden evrenin gerçekten fraktal olup olmadığına dair kesin hüküm açık kalıyor. Şimdilik bu çalışma, gece göğünün karanlık boşlukları ve parlak ipliklerinin rastgele olmadığını; gözlemleyebildiğimiz en büyük yapılar boyunca yazılmış ince bir fraktal düzen imzası taşıdığını gösteriyor.

Atıf: Macek, W.M., Wójcik, D. Fractal nature of galaxy clustering in the updated CfA redshift catalog. Sci Rep 16, 6181 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36013-3

Anahtar kelimeler: galaksi kümelenmesi, kozmik ağ, fraktal evren, büyük ölçekli yapı, çoklu fraktal analizi