erken Evrenin karanlık sırları ortaya çıktı

Karanlık madde, tanımı gereği, tespit edilmesi zordur. Ne olduğu, nasıl davrandığı ve Big Bang’den bu yana değişip değişmediği kozmologlar için cezbedici sorulardır.

Subaru’nun Hiper Suprime-Cam Araştırması (HSC) ve Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck Uydusu’ndan elde edilen astrofiziksel verileri kullanarak, Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’ndeki bilim adamlarının liderliğindeki bir işbirliği, daha derinlere bakmayı başardı Evrenimizin erken karanlık maddesinin her zamankinden daha fazla olduğunu ve daha da fazlasını araştırmayı planlıyorlar.

Karanlık madde ışıkla hiç etkileşmez; varlığı genellikle, gerçekte görebildiğimiz madde üzerindeki yerçekimsel etkisi ile anlaşılır (nasıl etkilediğini). galaksilerin dönme eğrileriörneğin) – bazıları olmasına rağmen ayaklarınızın altında devam eden umut verici doğrudan algılama deneyleri.

Galaksiler, jwst'nin ilk derin alan görüntüsünde galaksi kümesi ve ilişkili karanlık madde kütleçekimsel merceklenmesi tarafından bulaşıyor
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu’nun uzak galaksilerin kütleçekimsel merceklenmesini gösteren ilk “derin alan” görüntüsü. Kredi: NASA, ESA, CSA ve STScI

Karanlık madde, yerçekimi merceklenmesi olarak bilinen bir fenomen aracılığıyla da tespit edilebilir; burada, galaksi gibi uzak bir kaynaktan gelen ışık, araya giren bir kütle (başka bir galaksi veya karanlık madde kümesi gibi) tarafından Dünya’daki gözlemcilere doğru kavislenir ve odaklanır. . Bu, gözlüklerdeki kavisli cam merceklerin ışığı kırmasına veya bir göz küresine doğru “bükmesine” benzer, ancak bu durumda, “cam mercek” karanlık madde örtüsüyle kaplanmış bir gökadadır ve uzay-zamanı parlak bir şekilde çarpıtır. Einstein’ın Genel Görelilik kuramı.

Yerçekimsel merceklemenin uzak bir arka plan kaynağından gelen ışığı odaklayabilmesi nedeniyle, yöntem bilim adamlarına yardımcı oldu. Evrenin erken dönemlerini her zamankinden daha fazla görün (uzayda daha derine bakıldığında, zamanda daha da geriye bakılır). Ancak bu araştırmada, Hironao Miyatake liderliğindeki ekip, merceğin kendisini araştırmak ve karanlık maddenin gelişen doğasının anlaşılmasına katkıda bulunmak için süreci kullandı.

Işık bir kaynaktan geçerken her yöne yayıldıkça, mesafe arttıkça giderek sönükleşir. Bu, Evrenimizin çok erken dönemlerinden (yaklaşık 10 milyar yıl öncesinden) galaksileri ve diğer nesneleri görmeyi ve buna bağlı olarak araya giren karanlık maddeyi karakterize etmeyi inanılmaz derecede zorlaştırıyor.

Miyatake ve ekibi, Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) için yukarıda bahsedilen uzak galaksiler olan arka plan ışık kaynağını değiştirerek bu zorluğun üstesinden gelmeyi başardı. SPK Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra kalan radyasyon ve Evrenimizde görebildiğimiz en erken ışıktır.

Mauna kea Hawaii'deki Subaru teleskopu.  Elgol getty
Subaru Gözlemevi, Mauna Kea, Hawaii. Kredi: Elgol/Getty Images

HSC’den gelen verileri kullanan araştırmacılar, yaklaşık 12 milyar yıl önce 1.5 milyon mercekli gökada tespit ettiler. Bunu Planck Uydusu’ndan alınan SPK gözlemleriyle karşılaştırdılar. Bu, merceklenen galaksilerin etrafındaki karanlık maddenin arka plandaki CMB ışığını nasıl bozduğunu gösterdi ve nihayetinde ekibin yaklaşık 12 milyar yıl önce – şimdiye kadar elde edilenden çok daha eski bir zamanda – karanlık maddenin geniş ölçekli dağılımını araştırmasına izin verdi.

Tokyo Üniversitesi Kozmik Işın Araştırma Enstitüsü’nden Yardımcı Doçent Yuichi Harikane, “İlk kez, evrenin neredeyse ilk anlarından itibaren karanlık maddeyi ölçüyorduk” dedi.

Zaten karanlık madde neden önemlidir?

Etrafımızda gördüğümüz maddenin beş katından fazlasından sorumlu olan bu gizemli maddenin doğasını hala güvenle anlamamamıza rağmen, karanlık madde özünde Evrenimizin fiziksel yapısı ve davranışı ile iç içedir. Karanlık maddenin doğasının popüler bir modeli olan Lambda-CDM modeli, erken Evren’de belirli bir düzeyde karanlık madde yığını olduğunu tahmin ediyor. Bu kümeler, görünür madde de dahil olmak üzere diğer maddeleri yerçekimsel olarak çeker ve bu da bugün gördüğümüz yıldızların, galaksilerin ve kümelerin kademeli oluşumuna yol açar.

Soğuk karanlık madde.  Sarımsak işaretle.  Bilim fotoğraf kütüphanesi.  Getty1
Büyük Patlama’dan sonra Evren’in çok erken tarihinde normal madde (renk) içinde soğuk karanlık madde (gri) çizimini gösteren çizim. Kredi: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images

Araştırmacının ön bulguları, 12 milyar yıl önce karanlık maddenin mevcut kozmolojik teorinin öngördüğünden daha az hantal olduğunu gösteriyor, belki de erken Evren’de farklı davranmış olma olasılığını ima ediyor.

Miyatake, erken Evren düşündüğümüzden daha az hantalsa, o zaman fizik teorilerimizi yeniden düşünmemiz gerekebileceğini söylüyor: “Bulgumuz hala belirsiz. Ancak bu doğruysa, zamanda daha geriye gidildikçe tüm modelin kusurlu olduğu anlamına gelir. Bu heyecan verici çünkü belirsizlikler azaltıldıktan sonra sonuç devam ederse, karanlık maddenin doğasına dair içgörü sağlayabilecek modelde bir iyileştirme önerebilir.”

Geleceğe bakan Miyatake ve ekibi, HSC veri setlerinin son üçte ikisini tamamlayarak ve Vera C. Rubin Gözlemevi’nin Eski Uzay ve Zaman Araştırması (LSST) gibi gelişmiş veri setlerini potansiyel olarak analiz ederek geçmişe daha da derinlemesine bakmayı planlıyor. Harikane, “LSST, gökyüzünün yarısını gözlemlememize izin verecek,” dedi. 13 milyar yıl önceki karanlık madde dağılımını göremememiz için bir neden göremiyorum.



Leave a Reply

Your email address will not be published.