Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’ndeki bilim adamları tarafından yürütülen bir işbirliği, galaksileri çevreleyen karanlık maddenin doğasını 12 milyar yıl önce, her zamankinden milyarlarca yıl önce oldukları gibi araştırdı. Bulguları, yayınlanan Fiziksel İnceleme Mektuplarıevrenimizin erken tarihini incelerken kozmolojinin temel kurallarının farklılık gösterebileceği konusunda cesaret verici bir olasılık sunuyor.
Çok uzun zaman önce olmuş bir şeyi görmek zor. Işığın sonlu hızı nedeniyle, uzak galaksiler bugün olduğu gibi değil, milyarlarca yıl önce oldukları gibi görünürler. Ama daha da zor olanı gözlemlemek karanlık maddeışık yaymaz.
Birinin karanlık maddesini araştırmak istediği galaksiden bile daha uzakta olan uzak bir kaynak galaksiyi düşünün. Karanlık maddesi de dahil olmak üzere ön plandaki gökadanın yerçekimi kuvveti, Einstein’ın genel görelilik kuramının öngördüğü gibi, çevreleyen uzayı ve zamanı çarpıtır. Kaynak gökadadan gelen ışık bu bozulmadan geçerken bükülür ve gökadanın görünen şeklini değiştirir. Karanlık madde miktarı ne kadar büyük olursa, bozulma da o kadar büyük olur. Böylece bilim adamları, bozulmadan ön plan gökadası (“mercek” gökadası) etrafındaki karanlık madde miktarını ölçebilirler.
Ancak bilim insanları bir noktadan sonra bir sorunla karşılaşırlar. Evrenin en derin noktalarındaki galaksiler inanılmaz derecede soluk. Sonuç olarak, Dünya’dan ne kadar uzağa bakarsak, bu teknik o kadar az etkili olur. Mercekleme bozulması incedir ve çoğu durumda tespit edilmesi zordur, bu nedenle sinyali tespit etmek için çok sayıda arka plan gökadası gereklidir.
Önceki çalışmaların çoğu aynı sınırlarda kaldı. Bozulmayı ölçmek için yeterince uzak kaynak gökadaları tespit edemedikleri için, yalnızca 8-10 milyar yıldan daha eski olmayan karanlık maddeyi analiz edebildiler. Bu sınırlamalar, karanlık maddenin bu zaman ile 13,7 milyar yıl önce, evrenimizin başlangıcındaki dağılımı sorununu açık bıraktı.
Bu zorlukların üstesinden gelmek ve karanlık maddeyi evrenin en uzak noktalarından gözlemlemek için Nagoya Üniversitesi’nden Hironao Miyatake liderliğindeki bir araştırma ekibi, Tokyo Üniversitesi, Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi ve Princeton Üniversitesi ile işbirliği içinde farklı bir kaynak kullandı. arka plan ışığı, Büyük Patlama’nın kendisinden yayılan mikrodalgalar.
İlk olarak, Subaru Hyper Suprime-Cam Anketi’nin (HSC) gözlemlerinden elde edilen verileri kullanan ekip, 12 milyar yıl önce görülmek üzere seçilen, görünür ışık kullanarak 1,5 milyon lensli gökada tanımladı.
Daha sonra, daha uzaktaki galaksi ışığı eksikliğinin üstesinden gelmek için, galaksiden gelen mikrodalgaları kullandılar. kozmik mikrodalga arka plan (CMB), Büyük Patlama’dan gelen radyasyon kalıntısı. Ekip, Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck uydusu tarafından gözlemlenen mikrodalgaları kullanarak, mercek galaksilerinin etrafındaki karanlık maddenin mikrodalgaları nasıl bozduğunu ölçtü.
“Uzak galaksilerin etrafındaki karanlık maddeye bakar mısınız?” gözlemlerin çoğunu yapan Tokyo Üniversitesi’nden Profesör Masami Ouchi’ye sordu. “Çılgınca bir fikirdi. Kimse bunu yapabileceğimizi fark etmedi. Ama büyük bir uzak galaksi örneği hakkında bir konuşma yaptıktan sonra Hironao bana geldi ve SPK ile bu galaksilerin etrafındaki karanlık maddeye bakmanın mümkün olabileceğini söyledi. ”
Tokyo Üniversitesi Kozmik Işın Araştırma Enstitüsü’nden Yardımcı Doçent Yuichi Harikane, “Çoğu araştırmacı, günümüzden sekiz milyar yıl öncesine kadar karanlık madde dağılımını ölçmek için kaynak gökadaları kullanıyor” diye ekledi. “Ancak geçmişe daha yakından bakabilirdik çünkü karanlık maddeyi ölçmek için daha uzaktaki SPK’yı kullandık. İlk kez, karanlık maddeyi evrenin neredeyse en erken anlarından itibaren ölçüyorduk.”
Bir ön analizden sonra araştırmacılar, karanlık maddenin dağılımını tespit etmek için yeterince büyük bir örneğe sahip olduklarını çok geçmeden anladılar. Büyük uzak galaksi örneğini ve CMB’deki mercek bozulmalarını birleştirerek, 12 milyar yıl öncesinden daha da geriye giden karanlık maddeyi tespit ettiler. Bu, evrenin başlangıcından sadece 1,7 milyar yıl sonradır ve bu nedenle bu galaksiler ilk oluştuktan hemen sonra görülür.
Miyatake, “O döneme yeni bir pencere açtığımız için mutlu oldum” dedi. “12 milyar yıl önce her şey çok farklıydı. Şu anda olduğundan daha fazla oluşum sürecinde olan galaksiler görüyorsunuz; ilk galaksi kümeleri de oluşmaya başlıyor.” Galaksi kümeleri, büyük miktarda karanlık madde ile yerçekimi ile bağlı 100-1000 galaksiden oluşur.
Eugene Higgins Astronomi Profesörü, astrofizik bilimleri profesörü Neta Bahcall, “Bu sonuç, galaksilerin ve onların evriminin yanı sıra galaksilerin içindeki ve çevresindeki karanlık maddeye ve bu resmin zamanla nasıl geliştiğine dair çok tutarlı bir resim veriyor” dedi. Princeton Üniversitesi’nde lisans çalışmaları direktörü.
Araştırmacıların en heyecan verici bulgularından biri, karanlık maddenin kümelenmesiyle ilgiliydi. Standart kozmoloji teorisine göre, Lambda-CDM modeli, CMB’deki ince dalgalanmalar, çevreleyen maddeyi yerçekimi yoluyla çekerek yoğun şekilde paketlenmiş madde havuzları oluşturur. Bu, bu yoğun bölgelerde yıldızları ve galaksileri oluşturan homojen olmayan kümeler oluşturur. Grubun bulguları, topaklık ölçümlerinin Lambda-CDM modeli tarafından tahmin edilenden daha düşük olduğunu gösteriyor.
Miyatake, olasılıklar konusunda hevesli. “Bulgumuz hala belirsiz” dedi. “Ancak bu doğruysa, zamanda geriye gittiğinizde tüm modelin kusurlu olduğunu gösterir. Bu heyecan verici çünkü belirsizlikler azaldıktan sonra sonuç tutarsa, modelde içgörü sağlayabilecek bir gelişme önerebilir. karanlık maddenin kendisinin doğasına.”
Princeton Üniversitesi’nde yardımcı araştırma görevlisi Andrés Plazas Malagón, “Bu noktada, Lambda-CDM modelinin evrende sahip olduğumuz gözlemleri gerçekten açıklayıp açıklayamayacağını görmek için daha iyi veriler elde etmeye çalışacağız” dedi. “Sonuç olarak, bu modele giren varsayımları tekrar gözden geçirmemiz gerekebilir.”
“Bu araştırmada kullanılanlar gibi büyük ölçekli anketler kullanarak evrene bakmanın güçlü yönlerinden biri, güneş sistemimizdeki yakındaki asteroitlerden en uzaklara kadar ortaya çıkan görüntülerde gördüğünüz her şeyi inceleyebilmenizdir. Princeton Üniversitesi’nde profesör ve Astrofizik Bilimler Bölümü başkanı Michael Strauss, “Birçok yeni soruyu keşfetmek için aynı verileri kullanabilirsiniz” dedi.
Bu çalışma, Planck ve Subaru dahil olmak üzere mevcut teleskoplardan elde edilen verileri kullandı. Grup, Subaru Hyper Suprime-Cam Anketi verilerinin yalnızca üçte birini inceledi. Bir sonraki adım, karanlık madde dağılımının daha kesin bir ölçümüne izin vermesi gereken tüm veri setini analiz etmek olacaktır. Gelecekte ekip, uzayın daha erken kısımlarını keşfetmek için Vera C. Rubin Gözlemevi’nin Eski Uzay ve Zaman Araştırması (LSST) gibi gelişmiş bir veri seti kullanmayı umuyor. Harikane, “LSST, gökyüzünün yarısını gözlemlememize izin verecek.” Dedi. “Karanlığı göremememiz için hiçbir neden göremiyorum Önemli olmak sonraki 13 milyar yıl önce dağıtım.”
1.5 Milyon Galaksi Tarafından z∼4’te Üretilen Bir SPK Mercekleme Sinyalinin İlk Tanımlanması: Yüksek Kırmızıya Kaymada Madde Yoğunluğu Dalgalanmaları Üzerindeki Kısıtlamalar, arXiv:2103.15862 [astro-ph.CO] arxiv.org/abs/2103.15862 Kabul eden PRL: dergiler.aps.org/prl/accepted/ … 052a720dad1051463b2c
Tarafından sunulan
Nagoya Üniversitesi
Alıntı: Bilim adamları, 12 milyar yıl önce (2022, 1 Ağustos) karanlık maddenin galaksiler etrafındaki dağılımını ortaya çıkardı, 1 Ağustos 2022’den alındı https://phys.org/news/2022-08-scientists-reveal-dark-galaxies-billion.html
Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.