Kozmik Mikrodalga Arka Planı (solda), Büyük Patlama’dan 380.000 yıl sonra serbest bırakıldı ve Evrendeki tüm galaksiler için bir arka plan görevi görüyor. Yıldız patlaması gökadası HFLS3, büyük bir soğuk su buharı bulutunun (ortada, mavi ile gösterilmiştir) içine gömülüdür ve Büyük Patlama’dan 880 milyon yıl sonra gözlenir. Düşük sıcaklığı nedeniyle su, Mikrodalga arka planında (soldaki yakınlaştırma paneli) koyu bir gölge oluşturur ve bu, yalnızca %0,001’lik (açık/karanlık noktalar) içsel dalgalanmalarından yaklaşık 10.000 kat daha güçlü bir kontrasta karşılık gelir. Kredi: ESA ve Planck işbirliği; yakınlaştırma paneli: Dominik Riechers, Köln Üniversitesi; görüntü kompozisyonu: Martina Markus, Köln Üniversitesi
Uluslararası bir astrofizikçi grubu, genç Evrenin kozmik mikrodalga arka plan sıcaklığını tahmin etmek için yeni bir yöntem keşfetti. Büyük patlama. Büyük Patlama tarafından salınan enerjinin bir kalıntısı olan kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun sıcaklığı, Evrenin bu kadar erken bir çağında ilk kez ölçülmüştür.
Hakim kozmolojik model, Evrenin Büyük Patlama’dan bu yana soğuduğunu varsayar ve hala da soğumaya devam etmektedir. Model ayrıca soğutma sürecinin nasıl ilerlemesi gerektiğini de açıklıyor, ancak şimdiye kadar yalnızca nispeten yakın kozmik zamanlar için doğrudan doğrulandı. Keşif, yalnızca kozmik arka plan sıcaklığının gelişiminde çok erken bir dönüm noktası oluşturmakla kalmıyor, aynı zamanda esrarengiz karanlık enerji için de etkileri olabilir. H’den 6,34 kırmızıya kaymada mikrodalga arka plan sıcaklığı makalesi2O absorpsiyon’ dergisinde yayınlandı Doğa 2 Şubat 2022’de.
Bilim adamları, Kuzey Yarımküre’deki en güçlü radyo teleskopu olan Fransız Alpleri’ndeki NOEMA (Kuzey Genişletilmiş Milimetre Dizisi) gözlemevini, Büyük Dünya’dan sadece 880 milyon yıl sonrasına tekabül eden büyük bir yıldız patlaması galaksisi olan HFLS3’ü gözlemlemek için kullandılar. Patlama. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonuna gölge düşüren bir soğuk su gazı perdesi keşfettiler. Gölge, daha soğuk su, Dünya’ya doğru giderken daha sıcak mikrodalga radyasyonunu emdiği ve karanlığı sıcaklık farkını ortaya çıkardığı için ortaya çıkar. Suyun sıcaklığı, yıldız patlamasının gözlemlenen diğer özelliklerinden belirlenebildiğinden, fark, Büyük Patlama’nın kalıntı radyasyonunun sıcaklığını gösterir; bu, o zaman, bugünkü Evren’den yaklaşık yedi kat daha yüksekti.
NOEMA gözlemevinin antenleri (MPG/Almanya, CNRS/Fransa, IGN/İspanya). Gökbilimciler, benzersiz çözümleme güçlerini kullanarak erken Evreni araştırdılar ve kozmik mikrodalga arka planın sıcaklığını ölçmek için yeni bir yöntem buldular. NOEMA, Kuzey Yarımküre’deki en güçlü radyo teleskopudur. Gözlemevi, Avrupa’nın en geniş yüksek irtifa alanlarından biri olan Fransız Alpleri’ndeki Plateau de Bure’de deniz seviyesinden 2500 metrenin üzerinde bir yükseklikte faaliyet göstermektedir. Teleskop Institut de Radioastronomie Millimétrique (IRAM) tarafından işletiliyor ve Max-Planck Society (Almanya), Centre National de Recherche Scientifique (Fransa) ve Instituto Geografico Nacional (İspanya) tarafından finanse ediliyor. Kredi bilgileri: IRAM, A.Ramboud
Köln Üniversitesi Astrofizik Enstitüsü’nden baş yazar Profesör Dr. Dominik Riechers, “Soğumanın kanıtının yanı sıra, bu keşif aynı zamanda Evrenin emekleme döneminde bugün artık var olmayan oldukça spesifik bazı fiziksel özelliklere sahip olduğunu gösteriyor” dedi. “Big Bang’den yaklaşık 1,5 milyar yıl sonra oldukça erken bir zamanda, kozmik mikrodalga arka planı bu etkinin gözlemlenebilmesi için zaten çok soğuktu. Bu nedenle, yalnızca çok genç bir Evrene açılan benzersiz bir gözlem penceremiz var” diye devam etti. Başka bir deyişle, bugün HFLS3 ile aynı özelliklere sahip bir gökada var olsaydı, sıcaklıklarda gerekli kontrast artık mevcut olmayacağından su gölgesi gözlemlenemezdi.
Ortak yazar Dr. Axel Weiss, “Bu önemli dönüm noktası, yalnızca daha önce ölçmek mümkün olandan çok daha erken bir dönem için beklenen soğuma eğilimini doğrulamakla kalmıyor, aynı zamanda anlaşılması zor karanlık enerjinin doğası üzerinde doğrudan etkileri olabilir” dedi. Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü (MPIFR). Karanlık enerjinin, Evrenin son birkaç milyar yılda hızlanan genişlemesinden sorumlu olduğu düşünülüyor, ancak şu anda mevcut olan tesisler ve araçlarla doğrudan gözlemlenemediği için özellikleri tam olarak anlaşılamadı. Bununla birlikte, özellikleri kozmik genişlemenin evrimini ve dolayısıyla Evrenin kozmik zaman içindeki soğuma hızını etkiler.
Bu deneye dayanarak, karanlık enerjinin özellikleri – şimdilik – Einstein’ın “kozmolojik sabiti” ile tutarlı olmaya devam ediyor. Weiss, “Yani, karanlık enerji yoğunluğunun değişmediği genişleyen bir Evren,” diye açıkladı.
Evrenin başlarında, yıldız patlaması olan bir galakside böyle bir soğuk su bulutu keşfeden ekip, şimdi gökyüzünde daha fazlasını bulmak için yola çıkıyor. Amaçları, kozmik tarihin ilk 1.5 milyar yıllık Big Bang yankısının soğumasını haritalamak. Riechers, “Bu yeni teknik, Evrenin evrimi hakkında, aksi takdirde bu tür erken dönemlerde sınırlandırılması çok zor olan önemli yeni anlayışlar sağlıyor.” Dedi.
Ortak yazar ve NOEMA projesi bilimcisi Dr. Roberto Neri, “Ekibimiz diğer galaksilerin çevresini inceleyerek bunu NOEMA ile zaten takip ediyor” dedi. “Daha büyük su bulutları örnekleri üzerinde yapılan çalışmalardan elde edilen hassasiyette beklenen gelişmelerle birlikte, Evrenin genişlemesine ilişkin mevcut, temel anlayışımızın geçerli olup olmadığı görülecektir.”
Referans: “H’den 6.34 kırmızıya kaymada mikrodalga arka plan sıcaklığı2O absorpsiyon”, Dominik A. Riechers, Axel Weiss, Fabian Walter, Christopher L. Carilli, Pierre Cox, Roberto Decarli ve Roberto Neri, 2 Şubat 2022, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-021-04294-5
Dominik Riechers (Köln Üniversitesi) çalışmayı meslektaşları Axel Weiss (Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü, MPIFR), Fabian Walter (Max Planck Astronomi Enstitüsü, MPIA), Christopher L. Carilli (Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi, NRAO) ile birlikte yürütmüştür. ), Pierre Cox (Institut d’Astrofisique de Paris, IAP ve Sorbonne Université), Roberto Decarli (INAF – Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio) ve Roberto Neri (Institut de RadioAstronomie Millimétrique, IRAM).
Çalışma ABD Ulusal Bilim Vakfı, Alexander von Humboldt Vakfı, Max Planck Derneği, Institut National des Sciences de l’Univers/Centre National de la Recherche Scientifique ve Instituto Geográfico Nacional tarafından finanse edildi.