Karanlık Enerji Araştırması fizikçileri karanlık enerjiye yeni bir pencere açıyor
Evren giderek artan bir hızla genişliyor ve kimse neden olduğundan emin olmasa da, Karanlık Enerji Araştırması (DES) ile araştırmacıların en azından bunu çözmek için bir stratejisi vardı: Maddenin, galaksilerin ve neler olup bittiğini daha iyi anlamak için galaksi kümeleri.
Karanlık Enerji Araştırması tarafından gözlemlenen gökyüzünün bir kısmı üzerindeki evrendeki galaksi kümelerinin, galaksilerin ve maddenin yoğunluğunu gösteren bir gökyüzü haritası. Soldaki panel, gökyüzünün o bölümündeki galaksi yoğunluğunu gösterirken, orta panel madde yoğunluğunu ve sağdaki galaksi kümesi yoğunluğunu gösterir. Kırmızı alanlar ortalamadan daha yoğundur ve mavi alanlar daha az yoğundur. Kaynak: Chun-Hao / Stanford Üniversitesi, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Bu hedefe ulaşmak oldukça zor oldu, ancak şimdi SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, Stanford Üniversitesi ve Arizona Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yönetilen bir ekip bir çözüm buldu. Maddenin ortalama yoğunluğunun yanı sıra bir araya toplanma eğilimi hakkında daha kesin tahminler verir – fizikçilerin evrenin büyük çoğunluğunu oluşturan gizemli maddeler olan karanlık madde ve karanlık enerjinin doğasını araştırmasına yardımcı olan iki temel parametre.
Kavli Institute for Particle Astrofizik ve Kozmoloji Direktörü ile çalışan SLAC ve Stanford’da yüksek lisans öğrencisi Chun-Hao To, “Bu, bugüne kadarki en iyi veri setlerinden birinin en iyi kısıtlamalarından biri” diyor Risa Wechsler.
Erken bir hedef
DES 2013’te gökyüzünün sekizde birini haritalamak için yola çıktığında, amaç dört tür veri toplamaktı: belirli süpernova türlerine veya patlayan yıldızlara olan mesafeler; maddenin evrendeki dağılımı; galaksilerin dağılımı; ve galaksi kümelerinin dağılımı. Her biri araştırmacılara evrenin zaman içinde nasıl geliştiği hakkında bir şeyler anlatıyor.
İdeal olarak, bilim adamları tahminlerini iyileştirmek için dört veri kaynağını bir araya getirirler, ancak bir engel var: Maddenin, galaksilerin ve galaksi kümelerinin dağılımlarının hepsi birbiriyle yakından ilişkilidir. To, araştırmacılar bu ilişkileri hesaba katmazlarsa, bazı verilere çok fazla ağırlık verirken diğerlerine yetmeyecek şekilde “iki kez sayma” ile sonuçlanacaklarını söylüyor.
Tüm bu bilgilerin yanlış kullanılmasını önlemek için, Arizona Üniversitesi astrofizikçisi Elisabeth Krause ve meslektaşları, üç miktarın (madde, galaksiler ve galaksi kümeleri) dağılımlarındaki bağlantıları doğru bir şekilde açıklayabilecek yeni bir model geliştirdiler. Bunu yaparken, karanlık madde ve karanlık enerji hakkında bilgi edinmek için tüm bu farklı veri setlerini uygun şekilde birleştirmek için ilk analizi üretebildiler.
Tahminleri iyileştirmek
To, bu modeli DES analizine eklemenin iki etkisi olduğunu söylüyor. Birincisi, madde, galaksi ve galaksi kümelerinin dağılımlarının ölçümleri, farklı türden hataları ortaya çıkarma eğilimindedir. Üç ölçümün de birleştirilmesi, bu tür hataların tanımlanmasını kolaylaştırarak analizi daha sağlam hale getirir. İkincisi, üç ölçüm, maddenin ortalama yoğunluğuna ve kümelenmesine ne kadar duyarlı olduklarına göre farklılık gösterir. Sonuç olarak, üçünün de birleştirilmesi, DES’in karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi ölçebildiği hassasiyeti artırabilir.
Yeni makalede To, Krause ve meslektaşları, yeni yöntemlerini DES verilerinin ilk yılına uyguladılar ve maddenin yoğunluğu ve kümelenmesi için önceki tahminlerin hassasiyetini keskinleştirdiler.
To, ekip artık analizlerinde madde, galaksiler ve galaksi kümelerini aynı anda birleştirebildiğine göre, süpernova verilerini eklemek nispeten kolay olacaktır, çünkü bu tür veriler diğer üçüyle yakından ilişkili değildir.
“Hemen bir sonraki adım,” diyor, “makineyi gökyüzünü üç kat daha geniş kaplayan DES Yıl 3 verilerine uygulamak.” To, göründüğü kadar basit değil: Temel fikir aynı olsa da, yeni veriler, yeni verilerin daha yüksek kalitesine ayak uydurmak için modeli iyileştirmek için ek çaba gerektirecek, diyor To.
Wechsler, “Bu analiz gerçekten heyecan verici,” dedi. “Sadece DES için değil, aynı zamanda Vera Rubin Gözlemevi’nin Eski Araştırmasından alacağımız inanılmaz verileri de dört gözle bekliyorum. Uzay ve Zamanın birkaç yıl içinde. ”
Fiziksel İnceleme Mektupları (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.141301