Karanlık Enerji Nedir?
DESI, bu soruya cevap vermek için evrenden milyonlarca veri alıyor.
Evren büyük ve giderek daha da büyüyor. Evrenimizin hızlanan genişlemesinin ardındaki gizemli güç olan karanlık enerjiyi incelemek için bilim insanları 40 milyondan fazla galaksi, kuasar ve yıldızın haritasını çıkarmak üzere Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı’nı (DESI) kullanıyor. Bugün işbirliği, araştırmacıların keşfetmesi için yaklaşık 2 milyon nesne içeren ilk veri grubunu kamuoyuna açıkladı.
80 terabaytlık veri seti, deneyin 2020 ve 2021’deki “anket doğrulama” aşaması sırasında altı ay boyunca alınan 2.480 pozdan geliyor. Cihazın açılması ile resmi bilim çalışmasının başlaması arasındaki bu dönemde araştırmacılar, teleskobu kullanma planlarının bilim hedeflerini karşılayacağından emin oldular: Örneğin, farklı parlaklıktaki galaksileri gözlemlemenin ne kadar sürdüğünü kontrol ederek ve gözlemlenecek yıldız ve galaksi seçimini doğrulayarak.
DESI’nin eş sözcüsü ve deneyi yöneten Enerji Bakanlığı Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda (Berkeley Lab) bir bilim insanı olan Nathalie Palanque-Delabrouille, “DESI’nin bu kadar iyi çalışması ve araştırma doğrulaması sırasında aldığı bilim sınıfı veri miktarının önceki tamamlanmış gökyüzü araştırmalarıyla karşılaştırılabilir olması muazzam bir başarıdır.” dedi. “Bu dönüm noktası, DESI’nin verileri yalnızca karanlık enerjinin incelenmesine izin vermekle kalmayacak, aynı zamanda karanlık madde, yerçekimsel mercekleme ve galaktik morfoloji gibi diğer konuları ele almak için tüm bilim topluluğu tarafından imrenilecek benzersiz bir spektroskopik fabrika olduğunu gösteriyor.”
İşbirliği bugün ayrıca, galaksi kümelenmesinin erken ölçümlerini, nadir nesnelerin çalışmalarını ve cihaz ve araştırma operasyonlarının açıklamalarını içeren erken veri yayınıyla ilgili bir dizi makale yayımladı. Yeni makaleler, DESI’nin nisan ayında yayımlanan ve ilk iki aylık rutin araştırma verilerini (erken veri sürümüne dahil edilmemiştir) kullanan ve aynı zamanda DESI’nin tasarım hedeflerini gerçekleştirme yeteneğini gösteren kozmolojik mesafe ölçeğinin ilk ölçümüne dayanmaktadır.
Video: DESI erken veri sürümü yaklaşık iki milyon nesne içeriyor.
DESI’nin araştırma doğrulamasının bir parçası da bu uçuşta görselleştirilen “Yüzde Bir Araştırması” dır. Araştırmacılar gökyüzünde 20 farklı yönde ayrıntılı görüntüler alarak 700.000 nesneden oluşan ve DESI’nin çalışacağı toplam hacmin yaklaşık %1’ini kapsayan bir 3B harita oluşturdular. Cihaz ve araştırma planının başarıyla test edilmesiyle birlikte, ana DESI araştırması şimdi bu gözlemler arasındaki boşlukları dolduruyor.
DESI, milyonlarca veya milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki nesnelerden gelen ışığı yakalayan optik fiberleri hareket ettirmek için 5.000 robotik konumlandırıcı kullanır. Bir gecede 100.000’den fazla galaksiden gelen ışığı ölçebilen dünyanın en güçlü çoklu nesne araştırma spektrografıdır. Bu ışık araştırmacılara bir nesnenin ne kadar uzakta olduğunu söyleyerek 3 boyutlu bir kozmik harita oluşturuyor.
Fransız Alternatif Enerjiler ve Atom Enerjisi Komisyonu’nda (CEA) hedef seçim grubunun eş başkanlığını yürüten bilim insanı Christophe Yeche, “Araştırma doğrulaması DESI için çok önemliydi çünkü ana araştırmaya başlamadan önce yıldızlar, parlak galaksiler, parlak kırmızı galaksiler, emisyon çizgisi galaksileri ve kuasarlar da dahil olmak üzere tüm nesneleri seçmemizi sağladı.” dedi. “Seçimimizi optimize edebildik ve gözlem stratejimizi doğrulayabildik.”
Evren genişledikçe ışığın dalga boyu uzayarak onu daha kırmızı hale getirir; bu da kırmızıya kayma olarak bilinen bir özelliktir. Galaksi ne kadar uzaksa, kırmızıya kayma da o kadar büyük olur. DESI, daha sonra astrofiziğin en büyük bulmacalarından bazılarını çözmek için kullanılabilecek kırmızıya kaymaları toplama konusunda uzmanlaşmıştır: karanlık enerjinin ne olduğu ve evrenin tarihi boyunca nasıl değiştiği.
DESI’nin birincil hedefi karanlık enerjiyi anlamak olsa da, verilerin çoğu diğer astronomik çalışmalarda da kullanılabilir. Örneğin, ilk veri sürümü Hubble Derin Alanı gibi gökyüzünün iyi bilinen bazı alanlarından ayrıntılı görüntüler içeriyor.
5.000 Robot Evrenin 3 Boyutlu Haritasını Çıkarmak İçin Birleşiyor
Berkeley Laboratuvarı’nda DESI için veri yönetimini yöneten bilim insanı Stephen Bailey, “Gökyüzünde sondaj yaptığımız bazı iyi yürünen noktalar var.” dedi. “Topluluğun geri kalanının ilgisini çeken alanlarda değerli spektroskopik görüntüler elde ettik ve diğer insanların bu verileri alıp bunlarla ek bilim yapacağını umuyoruz.”
Şimdiden iki ilginç bulgu ortaya çıktı: Yıldızların Andromeda galaksisine kitlesel göçünün kanıtı ve inanılmaz derecede uzak kuasarlar, bazen galaksilerin merkezinde bulunan son derece parlak ve aktif süper kütleli kara delikler.
“Bazı bölgeleri çok yüksek derinlikte gözlemledik. İnsanlar bu verilere baktılar ve çok yüksek kırmızıya kayma kuasarları keşfettiler ki bunlar hala o kadar nadirdir ki, temelde bunların herhangi bir keşfi yararlıdır.” diyor, erken veri sürümü için veri işlemeyi yöneten Berkeley Lab’da doktora sonrası araştırmacı Anthony Kremin.
“Bu yüksek kırmızıya kayma kuasarları genellikle çok büyük teleskoplarla bulunur; bu nedenle daha küçük, 4 metrelik bir araştırma aracı olan DESI’nin bu daha büyük, özel gözlemevleriyle rekabet edebilmesi oldukça gurur duyduğumuz bir başarıydı ve aracın olağanüstü verimini gösteriyor.”
Araştırma doğrulaması aynı zamanda DESI’nin on spektrometresinden (bir galaksinin ışığını farklı renklere ayıran) gelen ham verileri yararlı bilgilere dönüştürme sürecini test etme şansı da verdi.
DESI verilerinin bu küçük diliminin sol tarafında Dünya, sağ tarafında ise zamanda geriye bakış yer alıyor. Her nokta bir galaksiyi (mavi) veya kuasarı (kırmızı) temsil ediyor. Bir nesne sağa doğru ne kadar uzaksa, o kadar uzakta demektir. Üstteki kama, yaklaşık 12 milyar yıl öncesine kadar olan nesneleri içeriyor.
Alttaki kama, daha yakın galaksileri daha ayrıntılı olarak yakınlaştırıyor. Kümeler, iplikçikler ve boş noktalar evrendeki gerçek yapılardır ve galaksilerin devasa ölçeklerde nasıl bir araya geldiklerini veya boşluklar bıraktıklarını gösterir.
DESI’nin verilerini işleyen süper bilgisayar olan Ulusal Enerji Araştırmaları Bilimsel Hesaplama Merkezi’nde (NERSC) veri mimarı olan Laurie Stephey, “Eğer onlara baksaydınız, doğrudan kameradan gelen görüntüler garip, bulanık bir görüntü üzerindeki çizgiler gibi saçma görünürdü.” dedi. “Sihir, verilerin işlenmesinde ve yazılımın verileri çözebilmesinde gerçekleşiyor. Bu verileri, araştırma camiası için erişilebilir kılacak teknolojiye sahip olmamız ve ‘karanlık enerji nedir’ şeklindeki bu büyük soruyu destekleyebilmemiz heyecan verici.”
DESI’nin ilk verileri NERSC için benzersiz bir projeydi. Deneyin tüm kodları, hesaplamaya dayalı ağır işler de dahil olmak üzere, geleneksel C++ veya Fortran yerine Python programlama dilinde yazılmıştır.
Stephey, “Saf Python kullanmanın NERSC’deki büyük bir deney için uygulanabilir bir yaklaşım olduğu ilk kez gösterildi ve o zamandan beri Python, kullanıcı iş yükümüzde giderek daha yaygın hale geldi.” dedi.
Resim 3: DESI, uzaydaki nesnelerin yaydığı ışığın farklı frekansları olan spektrumları toplar. Bu ışık araştırmacılara nesnenin ne kadar uzakta olduğunu söylüyor, yani evrenin 3 boyutlu bir haritasını oluşturabiliyorlar. Bu spektrum, Dünya’dan 12 milyar ışık yılından daha uzakta bulunan inanılmaz derecede uzak bir kuasardan geliyor. Evrenin genişlemesi ışığın dalga boyunu uzatmış ve onu kızılötesine kaydırmıştır.
DESI erken veri sürümüne artık NERSC üzerinden ücretsiz olarak erişilebilir.
Deneyden elde edilecek daha pek çok veri var. DESI, şu anda beş yıllık çalışmasının iki yılını tamamlamış durumda ve 40 milyondan fazla kırmızıya kaymayı toplama hedefinde planlananın ilerisinde. Araştırma, bilim çalışmalarında 26 milyondan fazla astronomik nesneyi katalogladı ve her ay bir milyondan fazla nesne ekliyor.
Kaynak: https://phys.org
Derleyen: Simge Kara