Yerel evrendeki yeni bir karanlık madde haritası, galaksileri birbirine bağlayan daha önce keşfedilmemiş birkaç ipliksi örümcek ağı benzeri yapıyı ortaya koyuyor. Makine öğrenimi kullanılarak geliştirilen harita, karanlık maddenin doğası ve yerel evrenimizin tarihi ve geleceği hakkında çalışmalara olanak sağlayabilir.
Karanlık madde, evrenin %80’ini oluşturan anlaşılması zor bir maddedir. Aynı zamanda, kozmologların kozmik ağ dedikleri, kütleçekimsel etkisi nedeniyle galaksilerin ve diğer kozmik malzemelerin hareketini belirleyen evrenin büyük ölçekli yapısı için bir iskelet sağlar. Ancak, doğrudan ölçülemediğinden yerel karanlık maddenin dağılımı şu anda bilinmemektedir. Araştırmacılar bunun yerine, galaksiler gibi evrendeki diğer nesneler üzerindeki yerçekimi etkisine dayanarak dağılımını çıkarmalıdır.
Penn State’de astronomi ve astrofizik doçenti ve çalışmanın ilgili yazarı Donghui Jeong, “İronik olarak, karanlık maddenin dağılımını çok daha uzakta incelemek çok daha kolay çünkü çok daha az karmaşık olan çok uzak geçmişi yansıtıyor” diyor. “Zamanla, evrenin büyük ölçekli yapısı büyüdükçe, evrenin karmaşıklığı da arttı, bu nedenle karanlık madde hakkında yerel olarak ölçüm yapmak doğası gereği daha zor bir hale geldi.”
Kozmik ağı haritalamak için önceki girişimler, erken evrenin bir modeliyle başladı ve daha sonra modelin milyarlarca yıllık evrimini simüle etti. Ancak, bu yöntem hesaplama açısından oldukça zordur ve şimdiye kadar yerel evreni görecek kadar ayrıntılı sonuçlar üretememiştir.
Yeni çalışmada, araştırmacılar, karanlık maddenin dağılımını tahmin etmek için galaksilerin dağılımı ve hareketi hakkındaki bilgileri kullanan bir model oluşturmak için makine öğrenimini kullanarak tamamen farklı bir yaklaşım benimsediler.
Araştırmacılar, galaksileri, gazları, diğer görünür maddeleri ve karanlık maddeyi içeren Illustris-TNG adı verilen geniş bir galaksi simülasyonu seti kullanarak modellerini oluşturdular. Ekip, Samanyolu’ndakilerle karşılaştırılabilir simüle edilmiş gökadaları özel olarak seçti ve nihayetinde karanlık madde dağılımını tahmin etmek için gökadaların hangi özelliklerinin gerekli olduğunu belirledi.
Jeong, “Belirli bilgiler verildiğinde, model daha önce baktıklarına göre boşlukları doldurabilir” diyor. “Modellerimizdeki harita, simülasyon verilerine tam olarak uymuyor, ancak yine de çok ayrıntılı yapıları yeniden oluşturabiliyoruz. Dağılımlarına ek olarak galaksilerin hareketini (radyal özel hızları) dahil etmenin haritanın kalitesini büyük ölçüde artırdığını ve bu ayrıntıları görmemizi sağladığını gördük.”
Araştırma ekibi daha sonra modellerini Cosmicflow-3 galaksi kataloğundan yerel evrenden alınan gerçek verilere uyguladı. Katalog, Samanyolu civarındaki 200 megaparsek içinde 17 binden fazla gökadanın dağılımı ve hareketi hakkında kapsamlı veriler içermekte.
Yerel kozmik ağın ortaya çıkan haritası , Astrophysical Journal’daki bir makalede görünecek .
Harita “Yerel levha” içeren alana bölge de dahil olmak üzere, yerel evrende bilinen tanınmış yapıları yeniden Samanyolu galaksisi yakınında, “Yerel grup” ve galaksilerin Başak içinde küme ve “Yerel boşluk” yerel grubun yanında nispeten boş bir alan bölgesi. Ek olarak, galaksileri birbirine bağlayan daha küçük ipliksi yapılar da dahil olmak üzere daha fazla araştırma gerektiren birkaç yeni yapı belirledi.
Jeong, “Kozmik ağın yerel bir haritasına sahip olmak, kozmolojik incelemede yeni bir sayfa açıyor” diyor. “Karanlık maddenin dağılımının, karanlık maddenin doğasını anlamamıza yardımcı olacak diğer emisyon verileriyle nasıl ilişkili olduğunu inceleyebiliriz. Ve galaksiler arasındaki bu gizli köprüleri doğrudan inceleyebiliriz.”
Örneğin, Samanyolu ve Andromeda gökadalarının yavaş yavaş birbirlerine doğru hareket ediyor olabileceği öne sürüldü, ancak milyarlarca yıl içinde çarpışıp çarpışmayacakları belirsizliğini koruyor. İki galaksiyi birbirine bağlayan karanlık madde ilmeklerini incelemek, onların geleceği hakkında önemli bilgiler sağlayabilir.
Jeong, “Karanlık madde evrenin dinamiklerine hakim olduğundan, temelde kaderimizi belirliyor” diyor. “Böylece yerel evrende ne olacağını görmek için bir bilgisayardan haritayı milyarlarca yıl boyunca geliştirmesini isteyebiliriz. Ve kozmik mahallemizin tarihini anlamak için modeli zamanda geriye doğru geliştirebiliriz.”
Araştırmacılar, daha fazla galaksi ekleyerek haritalarının doğruluğunu artırabileceklerine inanıyorlar. Örneğin James Web Uzay Teleskobu kullanılarak planlanmış astronomik araştırmalar, henüz gözlemlenmemiş olan soluk veya küçük gökadaları ve daha uzaktaki gökadaları eklemelerine izin verebilir.
araştırmacılar, Seul Üniversitesi/Kore Astronomi ve Uzay Bilimleri Enstitüsü, Seul Ulusal Üniversitesi ve Kore İleri Araştırma Enstitüsü’ndendir. Bu araştırma kısmen Kore Eğitim Bakanlığı, Kore Bilim Bakanlığı, ABD Ulusal Bilim Vakfı, NASA Astrofizik Teorisi programı ve Kore Enstitüsü’ndeki İleri Hesaplama Merkezi tarafından finanse edilen Kore Ulusal Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir.
Kaynak: Penn State
Orijinal Çalışma DOI: 10.3847/1538-4357/abf040
Bu yazı Astraphysic.com tarafından Türkçeye aktarılmış olup yazının aslı futurity.org sitesine aittir, orijinaline mümkün olduğunca sadık kalmak koşuluyla dilimize çevirilmis olsa da editoryal tarafından katkıda bulunulmuştur. Bu sebeple Astraphysic.com içerik izinlerine tabidir. Astraphysic.com referans gösterilmek koşuluyla kullanıma izin verilmiştir.
Çeviri: Sinan YAVUZ