Çığır açan bir keşif daha Nagoya ÜniversitesiAltı Nobel Ödülü sahibi, uzayın bölümlerine her zamankinden daha fazla bakıyor. ile işbirliği içinde Tokyo Üniversitesi ve Princeton ÜniversitesiAraştırmacılar, Big Bang'den gelen radyasyon kalıntılarını kullanarak 12 milyar yıl önce galaksilerin etrafında karanlık madde oluşumunu nasıl gözlemlediklerini ortaya çıkardılar.
Çok uzun zaman önce olan olayları görmek zor olabilir. Işık hızının sınırlı olması nedeniyle ekip, uzak galaksileri şu anki durumlarından ziyade milyar yıllık geçmişlerinde gözlemledi. Işık üretmeyen karanlık maddeyi gözlemlemek daha da zor.
Karanlık maddesini incelemek için hedef galaksiden bile daha uzakta olan uzak bir kaynak galaksiyi düşünün. tarafından tahmin edildiği gibi Einstein'ın genel görelilik kuramı, karanlık madde de dahil olmak üzere ön plandaki gökadanın yerçekimi kuvveti, çevresini bozar. uzay ve zaman. Gökadanın görünen şekli, kaynak gökadadan gelen ışığın bozulmadan geçerken bükülmesi sonucu değişir. Bozulma, karanlık madde miktarı ile artar. Bozulma nedeniyle, araştırmacılar miktarı hesaplayabilirler. karanlık madde ön plan gökadasının yakınında ("mercek" gökada olarak da bilinir).
Belli bir noktanın ötesinde, bir sorun ortaya çıkar: Galaksiler, evrenin en uzak noktalarında aşırı derecede loştur. Sonuç olarak, Dünya'dan uzaklaştıkça bu strateji daha az başarılı olur. Mercekleme distorsiyonu tipik olarak mütevazı ve tespit edilmesi zor olduğundan, sinyali tanımlamak için birçok arka plan gökadası olmalıdır.
Çalışmaların çoğu aynı sınırlarda sıkışmış durumda. Bilim adamları, bozulmayı ölçmek için yeterince uzak kaynak gökadaları tanımlayamamanın yanı sıra, karanlık maddeyi yalnızca 8-10 milyar yıl öncesinden analiz edebildiler.
Bu sınırlamalar, şu soruyu açık bıraktı: karanlık madde dağılımı bu zaman ile 13.7 milyar yıl öncesi arasında, evrenimizin başlangıcı civarında.
Bu çalışmadaki araştırmacılar, Subaru Hyper Supreme-Cam Anketi (HSC) gözlemlerinden elde edilen verileri kullanarak bu sorunu çözüyorlar. 1.5 milyar yıl önce görülmek üzere seçilen, görünür ışığı kullanarak 12 milyon mercekli gökadayı tespit edebildiler.
Daha sonra, mikrodalga fırınları kullandılar. kozmik mikrodalga arka plan (CMB) daha uzaktaki galaksi ışığı eksikliğini gidermek için. Mikrodalgalar tarafından bozulan mercek galaksilerinin etrafındaki karanlık maddeyi ölçmek için özellikle Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck uydusu tarafından gözlemlenen mikrodalgaları kullandılar.
Tokyo Üniversitesi'nden Profesör Masami Ouchi şunları söyledi: "Uzak galaksilerin etrafındaki karanlık maddeye bakın? Çılgın bir fikirdi. Bunu yapabileceğimizi kimse fark etmedi. Ancak büyük bir uzak galaksi örneğinden bahsettikten 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, şunları söyledi: "Çoğu araştırmacı, günümüzden sekiz milyar yıl öncesine kadar karanlık madde dağılımını ölçmek için kaynak gökadaları kullanıyor. Ancak, karanlık maddeyi ölçmek için daha uzak SPK'yı kullandığımız için geçmişe daha yakından bakabiliriz. İlk kez, evrenin neredeyse ilk anlarından itibaren karanlık maddeyi ölçüyorduk.”
Bir ön analizden sonra, araştırmacılar, karanlık maddenin dağılımını tespit etmek için yeterince büyük bir örneğe sahip olduklarını çok geçmeden anladılar. Büyük uzak gökada örneğini ve CMB'deki mercek bozulmalarını birleştirerek, 12 milyar yıl öncesinden daha da geriye giden karanlık maddeyi tespit ettiler. Bu sadece 1.7 milyar yıl sonra evrenin başlangıcı; bu nedenle, bu galaksiler ilk oluştuktan hemen sonra görülür.
KMI Atanmış Yardımcı Doçent Hironao Miyatake şunları söyledi: "O döneme yeni bir pencere açtığımız için mutluydum. 12 milyar yıl önce, işler çok farklıydı. Oluşum sürecinde şimdiye göre daha fazla galaksi 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 ve Princeton Üniversitesi'nde lisans çalışmaları direktörü Neta Bahcall, şunları söyledi: “Bu sonuç çok tutarlı bir galaksilerin resmi galaksilerin içindeki ve çevresindeki karanlık madde ve bu resmin zamanla nasıl geliştiği gibi.
Araştırmacıların en heyecan verici bulgularından biri, karanlık maddenin kümelenmesiyle ilgiliydi. Standart kozmoloji teorisine göre, Lambda-CDM modeli, SPK'daki ince dalgalanmalar, çevreleyen maddeyi çekerek yoğun şekilde paketlenmiş madde havuzları oluşturur. yerçekimi. 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 dedi ki, "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.”
Princeton Üniversitesi'nde araştırma görevlisi olan Andrés Plazas Malagón şunları söyledi: “Bu noktada Lambda-CDM modelinin evrendeki gözlemlerimizi açıklayıp açıklayamayacağını görmek için daha iyi veriler elde etmeye çalışacağız. Sonuç olarak, bu modele giren varsayımları tekrar gözden geçirmemiz gerekebilir.”
Princeton Üniversitesi Astrofizik Bilimler Bölüm Başkanı ve Profesör Michael Strauss, şunları söyledi: "Bu araştırmada kullanılanlar gibi büyük ölçekli anketler kullanarak evrene bakmanın güçlü yönlerinden biri, ortaya çıkan görüntülerde gördüğünüz her şeyi yakınlardan inceleyebilmenizdir. güneş sistemimizdeki asteroitler erken evrenden en uzak galaksilere. Aynı verileri birçok yeni soruyu keşfetmek için kullanabilirsiniz.”
Dergi Referans:
- Hironao Miyatake, Yuichi Harikane, et al. z∼1.5'te 4 Milyon Galaksi Tarafından Üretilen Bir SPK Mercekleme Sinyalinin İlk Tanımı: Yüksek Kırmızıya Kaymada Madde Yoğunluğu Dalgalanmaları Üzerindeki Kısıtlamalar. Fizik Rev. Letonya. 129, 061301 – 1 Ağustos 2022'de yayınlandı. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.061301
