Madde, Evrendeki Toplam Madde ve Enerji Miktarının Ne Kadarını İçeriyor?
Kozmolojinin en ilginç ve önemli sorularından biri “Evrende ne kadar madde var?” sorusudur. Aralarında Chiba Üniversitesi’nden bilim insanlarının da bulunduğu uluslararası bir ekip, toplam madde miktarını ikinci kez ölçmeyi başardı. The Astrophysical Journal’da yayınlanan rapora göre ekip, maddenin evrendeki toplam madde ve enerji miktarının %31’ini oluşturduğunu, geri kalanının ise karanlık enerjiden meydana geldiğini belirledi.
“Japonya’daki Chiba Üniversitesi Ulusal Astronomi ve Jeofizik-Mısır Araştırma Enstitüsü’nde araştırmacı olan ilk yazar Dr. Mohamed Abdullah, “Kozmologlar toplam maddenin sadece %20’sinin yıldızlar, galaksiler, atomlar ve yaşamı içeren düzenli ya da ‘baryonik’ maddeden oluştuğuna inanıyor. “Yaklaşık %80’i, gizemli doğası henüz bilinmeyen ancak henüz keşfedilmemiş bazı atom altı parçacıklardan oluşabilecek karanlık maddeden oluşuyor.”
Abdullah’ın eski yüksek lisans danışmanı ve Fizik Profesörü ve UC Merced’de araştırma, inovasyon ve ekonomik kalkınmadan sorumlu Rektör Yardımcısı Gillian Wilson, “Ekip, evrendeki toplam madde miktarını belirlemek için kanıtlanmış bir teknik kullandı; bu teknik, birim hacim başına galaksi kümelerinin gözlemlenen sayısını ve kütlesini sayısal simülasyonlardan elde edilen tahminlerle karşılaştırmaktır” diyor.
“Şu anda gözlemlenen küme sayısı, yani ‘küme bolluğu’ kozmolojik koşullara ve özellikle de toplam madde miktarına çok duyarlıdır.”
Virginia Üniversitesi’nden Anatoly Klypin “Evrendeki toplam maddenin daha yüksek bir yüzdesi daha fazla küme oluşmasına neden olur” diyor. “Ancak maddenin çoğu karanlık olduğu ve teleskoplarla doğrudan göremediğimiz için herhangi bir galaksi kümesinin kütlesini doğru bir şekilde ölçmek zordur.”
Bu zorluğun üstesinden gelmek için ekip, küme kütlesinin dolaylı bir izleyicisini kullanmak zorunda kaldı. Daha büyük kütleli kümelerin daha az kütleli kümelerden daha fazla galaksi içerdiği gerçeğine (kütle zenginliği ilişkisi: MRR) dayandılar. Galaksiler parlak yıldızlardan oluştuğu için, her kümedeki galaksi sayısı dolaylı olarak toplam kütleyi belirlemenin bir yolu olarak kullanılabilir.
Ekip, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması’ndan aldıkları örneklemdeki her bir kümedeki galaksi sayısını ölçerek, kümelerin her birinin toplam kütlesini tahmin edebildi. Daha sonra, birim hacim başına galaksi kümelerinin gözlemlenen sayısını ve kütlesini sayısal simülasyonlardan elde edilen tahminlerle karşılaştırabildiler.
Gözlemler ve simülasyonlar arasındaki en iyi eşleşme, Planck uydusundan elde edilen kozmik mikrodalga arka plan (CMB) gözlemleri kullanılarak elde edilen değerle mükemmel bir uyum içinde olan, toplam maddenin %31’inden oluşan bir evrenle gerçekleşti. CMB’nin tamamen bağımsız bir teknik olması dikkat çekicidir.
Chiba Üniversitesi’nden Tomoaki Ishiyama, “MRR kullanarak madde yoğunluğunun ilk ölçümünü yapmayı başardık, bu da Planck ekibi tarafından CMB yöntemi kullanılarak elde edilenle mükemmel bir uyum içinde” diyor. “Bu çalışma ayrıca küme bolluğunun kozmolojik parametreleri kısıtlamak için rekabetçi bir teknik olduğunu ve CMB anizotropileri, baryon akustik salınımları, Tip Ia süpernovaları veya yerçekimsel mercekleme gibi küme dışı teknikleri tamamladığını göstermektedir.”
Ekip bu başarıyı, her bir kümeye olan uzaklığı ve görüş hattı boyunca arka planda ya da ön planda yer alanlar yerine kümeye yerçekimsel olarak bağlı olan gerçek üye galaksileri kesin olarak belirlemek için radyasyonu tek tek bantlar ya da renklerden oluşan bir spektruma ayıran teknik olan spektroskopiyi başarıyla kullanan ilk kişi olarak değerlendiriyor.
MRR tekniğini kullanmaya çalışan önceki çalışmalar, her bir kümeye olan uzaklığı ve gerçek üyeler olan yakın galaksileri belirlemek için bazı dalga boylarında çekilen gökyüzü resimlerini kullanmak gibi çok daha kaba ve daha az doğru görüntüleme tekniklerine dayanıyordu.
The Astrophysical Journal’da yayınlanan makale, MRR tekniğinin kozmolojik parametreleri belirlemek için güçlü bir araç olduğunu göstermekle kalmıyor, aynı zamanda Subaru Teleskobu, Karanlık Enerji Araştırması, Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı, Euclid Teleskobu, eROSITA Teleskobu ve James Webb Uzay Teleskobu ile yapılanlar gibi büyük, geniş ve derin alan görüntüleme ve spektroskopik galaksi araştırmalarından elde edilen yeni veri kümelerine nasıl uygulanabileceğini de açıklıyor.
Kaynak: https://phys.org/
Derleyen: Figen Berber
Karanlık Enerji: Euclid Uzay Teleskobu ile Evrenin Büyük Gizemi Çözülüyor