Süpernova'nın kütleçekimsel merceklenmesi, Hubble sabiti için yeni bir değer sağlıyor – Fizik Dünyası

Uzak bir süpernovadan gelen ışığın Dünya'ya giderken nasıl yerçekimsel olarak merceklendiğine ilişkin bir çalışma, evrenin genişlemesini tanımlayan önemli bir parametre olan Hubble sabiti için yeni bir değer hesaplamak için kullanıldı. Bu son sonuç gökbilimcileri şaşırtmasa da gelecekte yapılacak benzer gözlemler, farklı tekniklerin neden şimdiye kadar Hubble sabiti için çok farklı değerler verdiğini anlamamıza yardımcı olabilir.

Evren, 13.7 milyar yıl önce Büyük Patlama'da yaratıldığından bu yana genişlemeye devam ediyor. 1920'lerde Amerikalı gökbilimci Edwin Hubble, Dünya'dan uzaktaki galaksilerin, bize yakın olan galaksilerden daha hızlı Dünya'dan uzaklaştığını gözlemledi. Bunu, bu galaksilerden gelen ışığın kırmızıya kaymasını ölçerek yaptı; bu, bir nesne gözlemciden uzaklaştığında ortaya çıkan ışığın dalga boyunun uzamasıdır.

Ölçtüğü mesafe ve hız arasındaki doğrusal ilişki Hubble sabiti ile tanımlanıyor ve o zamandan beri gökbilimciler bunu ölçmek için çeşitli teknikler geliştirdiler.

Ancak gökbilimciler şaşkın çünkü farklı ölçümler Hubble sabiti için çok farklı değerler ortaya çıkardı. Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck uydusu tarafından yapılan kozmik mikrodalga arka plan (CRB) radyasyon ölçümleri yaklaşık 67 km/s/Mpc değerini vermektedir. Bununla birlikte, SH1ES işbirliğiyle gerçekleştirilen 0a tipi süpernova gözlemlerini içeren ölçümler yaklaşık 73 km/s/Mpc değerini vermektedir. Bu ölçümlerdeki belirsizlikler %1-2 civarındadır, dolayısıyla iki teknik arasında açık bir gerilim vardır. Gökbilimciler bunun nedenini bilmek ve Hubble sabitini ölçmek için yeni yöntemler geliştirdiklerini öğrenmek istiyorlar.

Artık gökbilimciler Hubble sabitini 9.34 milyar yıl önce patlayan bir süpernovanın ışığını kullanarak ölçtüler. Işık, Dünya'ya giderken bir galaksi kümesinden geçti ve kümenin devasa kütleçekim alanı tarafından saptırıldı, bu da ışığı Dünya'ya doğru odakladı. Bu etkiye yerçekimsel merceklenme denir.

Topaklı kütle dağılımı

Kümedeki kütlenin topaklı dağılımı, süpernovanın ışığını Dünya'ya doğru birkaç farklı yoldan gönderen karmaşık bir çekim alanı yarattı. Süpernova ilk kez 2014 yılında gözlemlendiğinde dört ışık noktası halinde ortaya çıkmıştı. Dört nokta kaybolurken, 376 gün sonra beşincisi ortaya çıktı. Bu ışık, küme boyunca kat ettiği yolun daha uzun olması nedeniyle gecikti.

Bu 376 gün boyunca evren genişlemişti, bu da geç gelen ışığın dalga boyunun kırmızıya kaydığı anlamına geliyordu. Bu ekstra kırmızıya kaymayı ölçen bir ekip, Patrick Kelly Minnesota Üniversitesi'nden Hubble sabiti hesaplanabildi. Ekip, kümeler için birkaç farklı kütle dağılım modeli kullanarak 64.8 km/s/Mpc veya 66.6 km/s/Mpc sabit değerleri buldu.

Süpernova zaman gecikmesi ölçümü ilk bakışta Planck'ın Hubble sabiti değerini SH0ES'e tercih ediyor gibi görünüyor. Ancak kuasar ışığının önceki zaman gecikmesi ölçümleri gözlemlendi. H0LiCOW işbirliği 73.3 km/s/Mpc'lik bir değer verir; bu da SH0ES'e çok yakındır.

Bu kafa karıştırıcı gibi görünse de Kelly'nin meslektaşı Tommaso Treu Los Angeles Kaliforniya Üniversitesi'nden bir araştırmacı, son sonuçların şaşırtıcı olmadığına dikkat çekiyor.

“Çok farklı değiller” diyor. "Belirsizlikler dahilinde, bu yeni ölçüm üçüyle de (Planck, SH0ES ve H0LiCOW) tutarlı."

Şeri Suyu H0LiCOW projesini yöneten ve bu yeni zaman gecikmesi ölçümlerinde yer almayan Almanya'daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü'nden Dr.

Gelecek vaadi

"[Süpernovadan gelen] bu değer, tek bir mercek sistemine aittir ve hata çubukları göz önüne alındığında, ölçüm, H0LiCOW'un mercekli kuasarlarından elde edilen sonuçlarla istatistiksel olarak tutarlıdır" diyor.

Süpernova zaman gecikmesi ölçümündeki belirsizlik, kütlenin galakside nasıl dağıldığıyla, yani ne kadar karanlık madde ve baryonik (normal) maddenin mevcut olduğu ve bunların küme boyunca nasıl yayıldığıyla ilgilidir. Kelly ve Treu'nun ekibi çeşitli modeller kullandı ve modeller arasındaki farklar, Hubble sabiti değerlerindeki belirsizliğin büyük bir bölümünü oluşturuyor.

Tutarlı bir sabit bulma

"Burada sunulan düşük Hubble sabiti ölçümlerinin kesinliği, daha yüksek SH0ES değerine karşı çıkmak için yeterli değil" diyor Daniel Mortlock Araştırmaya dahil olmayan Londra Imperial College'dan.

Yine de Mortlock, bir süpernovanın zaman gecikmesi ölçümünden elde edilen Hubble sabiti hesaplamasının bir dönüm noktası olduğunu düşünüyor. Şimdiye kadar yalnızca birkaç mercekli süpernova keşfedildi, ancak önümüzdeki yıllarda Vera C. Rubin Gözlemevi 8.4 metrelik devasa bir araştırma teleskobuna sahip olan Şili'de mercekli süpernova keşiflerinin sayısının çarpıcı biçimde artması bekleniyor.

“Güzel” bir çalışma

Mortlock, "Genel olarak bu ölçümü yapmanın harika bir çalışma olduğunu düşünüyorum, ancak belki de bunun en heyecan verici yönü gelecek vaadidir, çünkü Rubin gibi araştırmalar bu türden çok daha fazla sistem keşfedecek" diyor Mortlock.

Mercekli süpernova sayısının artmasıyla Hubble sabiti ölçümlerinde daha fazla hassasiyet elde edilecek, bu da hata çubuklarının azaltılmasına ve bu verilerin Planck veya SH0ES sonuçlarını destekleyip desteklemediğinin doğrulanmasına yardımcı olacak. Hatta bazı teorisyenler yeni fiziği önerdi Bunun gerçek olduğunu ve gözlemlerde fark edilmeyen sistematik bir hata olmadığını varsayarak, Hubble gerilimini açıklamamız gerekebilir.

Treu şu sonuca varıyor: "Hubble geriliminin çözümüne katkıda bulunmak için açıkça daha fazla hassasiyete ihtiyaç var." “Fakat bu önemli bir ilk adım.”

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/gravitational-lensing-of-supernova-yields-new-value-for-hubble-constant/