Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Galaktik halelerin çok uzaklarında bulunan eksik baryonlar

20.03.2021
92
Galaktik halelerin çok uzaklarında bulunan eksik baryonlar

Araştırmacılar, bir eksik madde gizemini çözmek ve galaksi oluşumu hakkında yeni şeyler öğrenmek için evrenin en eski ışığını (kozmik mikrodalga arka plan (CMB) olarak bilinen evrenin oluşumunun kalıntısı) kanalize ettiler. Çalışmaları ayrıca karanlık enerjiyi daha iyi anlamamıza ve galaksilerin bize doğru veya bizden uzağa hareket etme hızı hakkında yeni ayrıntılar sunarak Einstein‘ın genel görelilik teorisini test etmemize yardımcı olabilir.

Görünmez karanlık madde ve karanlık enerji, evrenin toplam kütlesinin ve enerjisinin yaklaşık % 95’ini oluşturur ve sıradan madde olarak kabul edilen % 5’in büyük bir kısmı da büyük ölçüde görünmezdir, örneğin galaksilerin dış mahallelerindeki gazlar gibi haleler denir.

Bu sıradan maddenin çoğu nötron ve protonlardan oluşur – hidrojen ve helyum gibi atomların çekirdeklerinde bulunan baryon denen parçacıklar. Baryonik maddenin yalnızca yaklaşık % 10’u yıldız şeklindedir ve geri kalanının çoğu, sıcak-sıcak galaksiler arası ortam veya WHIM olarak bilinen sıcak, yayılmış madde halindeki galaksiler arasındaki boşlukta yaşar.

Baryonlar uzayda o kadar dağınık olduğu için, bilim adamlarının galaksiler etrafındaki konumlarının ve yoğunluklarının net bir resmini elde etmeleri zordu. Sıradan maddenin nerede bulunduğuna dair bu eksik resim nedeniyle, evrenin baryonlarının çoğu “kayıp” olarak kabul edilebilir.

Şimdi, ABD Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Laboratuvarı) ve Cornell Üniversitesi’ndeki fizikçilerin önemli katkılarıyla uluslararası bir araştırmacı ekibi, gökada grupları çevresindeki konum ve yoğunluk bugüne kadarki en iyi ölçümleri sağlayarak bu eksik baryonların yerlerini haritalandırdı.

Sonuçta baryonların galaksi haleleri içinde olduğu ve bu halelerin popüler modellerin tahmin ettiğinden çok daha uzağa uzandığı ortaya çıktı. Tek tek bir galaksinin yıldızlarının çoğu, tipik olarak galaksinin merkezinden yaklaşık 100.000 ışıkyılı uzaklıkta bir bölgede yer alırken, bu ölçümler, belirli bir galaksi grubu için en uzaktaki baryonların, merkez kendi galaksilerinden yaklaşık 6 milyon ışıkyılı uzaklıkta olabileceğini göstermektedir.

Çelişkili bir şekilde, bu kayıp maddenin haritasını çıkarmak, normal madde üzerindeki kütleçekimsel etkileriyle dolaylı olarak gözlemleyebileceğimiz karanlık maddeden daha da zordur. Karanlık madde, evrenin yaklaşık % 27’sini oluşturan bilinmeyen şeydir; ve evrendeki maddeyi giderek artan bir oranda ayıran karanlık enerji, evrenin yaklaşık % 68’ini oluşturur.

Berkeley Lab’s Physics’ten Chamberlain Doktora Sonrası Araştırmacısı Emmanuel Schaan, “Sıradan maddenin yalnızca yüzde bir kaçı yıldız şeklindedir. Çoğu, genellikle çok sönük, tespit edilemeyecek kadar dağınık gaz formundadır” dedi.

Araştırmacılar, Sunyaev-Zel’dovich etkisi olarak bilinen ve CMB elektronlarının galaksi kümelerini çevreleyen sıcak gazlarla etkileşime girdiklerinde saçılma süreciyle enerjide nasıl bir artış sağladığını açıklayan bir işlemden yararlandılar.

Her iki çalışmaya da katılan Berkeley Laboratuvarı Fizik Bölümünden Bölüm Üyesi Simone Ferraro, “Bu, galaksi konumlarının ötesine ve galaksi hızlarına bakmak için harika bir fırsat” dedi. “Ölçümlerimiz, bu galaksilerin ne kadar hızlı hareket ettiğine dair birçok kozmolojik bilgi içeriyor. Diğer gözlemevlerinin yaptığı ölçümleri tamamlayacak ve onları daha da güçlü hale getirecek” dedi.

Cornell Üniversitesi’nde araştırma görevlisi, yardımcı doçent Stefania Amodeo’dan oluşan bir araştırma ekibi. Profesör Nicholas Battaglia ve yüksek lisans öğrencisi Emily Moser, ölçümlerin modellenmesine ve yorumlanmasına öncülük etti ve zayıf yerçekimsel merceklenme ve galaksi oluşumu için sonuçlarını araştırdı.

Araştırmacıların geliştirdiği bilgisayar algoritmaları, gelecekteki deneylerden elde edilen “zayıf mercekleme” verilerinin yüksek hassasiyetle analiz edilmesinde faydalı olacaktır. Mercek oluşturma fenomeni, galaksiler ve galaksi kümeleri gibi büyük nesneler, belirli bir alan çizgisinde kabaca hizalandığında meydana gelir, böylece yerçekimi çarpıtmaları, daha uzaktaki nesneden gelen ışığı gerçekten büker ve bozar.

Zayıf mercekleme, karanlık madde ve karanlık enerji çalışmaları da dahil olmak üzere, bilim adamlarının evrenin kökenini ve evrimini anlamak için kullandıkları ana tekniklerden biridir. Baryonik maddenin yerini ve dağılımını öğrenmek, bu verileri erişilebilir hale getirir.

Ferraro, “Bu ölçümlerin zayıf mercekleme için derin etkileri var ve bu tekniğin gelecekteki zayıf mercekleme anketlerini kalibre etmede çok etkili olmasını bekliyoruz” dedi.

Schaan, “Galaksi oluşumuyla ilgili bilgileri de alıyoruz” dedi.

Son çalışmalarda, araştırmacılar New Mexico’daki yer tabanlı Baryon Salınım Spektroskopik Araştırması’ndan (BOSS) bir galaksi veri kümesine ve Şili’deki Atacama Kozmoloji Teleskobu’ndan (ACT) ve Avrupa Uzay Ajansı’nın uzay tabanlı Planck teleskopundan alınan CMB verilerine güvendiler. . Berkeley Lab, BOSS haritalama çabasında lider bir rol oynadı ve NERSC’de Planck veri işleme için gerekli hesaplama mimarilerini geliştirdi.

Oluşturdukları algoritmalar, Berkeley Lab’ın DOE tarafından finanse edilen Ulusal Enerji Araştırma Bilimsel Hesaplama Merkezi’ndeki (NERSC) Cori süper bilgisayarı kullanılarak yapılan analizden yararlanıyor. Algoritmalar elektronları sayarak gazların kimyasal bileşimini görmezden gelmelerine izin verdi.

Schaan, “Banknot üzerindeki bir filigran gibi,” diye açıkladı. “Eğer onu bir arka ışığın önüne koyarsanız, filigran bir gölge olarak görünür. Bizim için arka ışık kozmik mikrodalga arka plandır. Gazı arkadan aydınlatmaya hizmet eder, böylece CMB ışığı oradan geçerken gölgeyi görebiliriz. gaz.”

Ferraro, “Gazın nerede olduğunu gerçekten belirleyen, gerçekten çok önemli olan ilk ölçüm” dedi.

Araştırmacıların oluşturduğu “ThumbStack” yazılımı tarafından sağlanan galaksi halelerinin yeni resmi: yıldızların aydınlattığı bölgelerin çok ötesine uzanan devasa, bulanık küresel alanlar. Bu yazılım, düşük kütleli halelere sahip galaksi grupları ve bizden çok hızlı uzaklaşanlar (“yüksek kırmızıya kaymalı” galaksiler olarak bilinir) için bile bu halelerin haritalanmasında etkilidir.

Halo haritalama aracından faydalanması gereken yeni deneyler arasında Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrüman, Vera Rubin Gözlemevi, Nancy Grace Roma Uzay Teleskobu ve Öklid uzay teleskopu yer alıyor.


Daha fazla bilgi:
Emmanuel Schaan ve diğerleri, Atacama Cosmology Telescope: BOSS CMASS ve LOWZ halolardan kombine kinematik ve termal Sunyaev-Zel’dovich ölçümleri, Fiziksel İnceleme D (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevD.103.063513

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.