Araştırmacılar, karanlık maddenin bu yeni haritasını oluşturmak için Atacama Kozmoloji Teleskobu’nu kullandılar. Turuncu bölgeler daha fazla kütlenin olduğu yerleri gösterir; daha az veya hiç olmadığı yerde mor. Tipik özellikler, yüz milyonlarca ışıkyılı çapındadır. Beyazımsı bant, Planck uydusu tarafından ölçülen Samanyolu galaksimizdeki tozdan gelen kirletici ışığın daha derin bir görüntüyü gizlediği yeri gösteriyor. Yeni harita, kozmik mikrodalga arka planından (CMB) gelen ışığı, bizimle Büyük Patlama arasındaki tüm maddeyi siluet haline getirmek için esasen bir arka ışık olarak kullanıyor. Suzanne Staggs, “Biraz silüet yapmaya benziyor, ancak siluette yalnızca siyah olmak yerine, sanki ışık, içinde pek çok düğüm ve tümsek bulunan kumaş bir perdeden akıyormuş gibi, dokuya ve karanlık madde yığınlarına sahipsiniz” dedi. ACT direktörü ve Princeton’dan Henry DeWolf Smyth Fizik Profesörü. “Ünlü mavi ve sarı CMB görüntüsü, yaklaşık 13 milyar yıl önce evrenin tek bir çağda nasıl olduğunun bir anlık görüntüsü ve şimdi bu bize o zamandan beri tüm çağlar hakkında bilgi veriyor.” Kredi: ACT İşbirliği
Atacama Kozmoloji Teleskobu işbirliğiyle yapılan araştırma, evrenin evrimini anlamada önemli bir buluşla sonuçlandı.
Binlerce yıldır insanlar evrenin gizemlerinden büyülendi.
Evrenin kökenlerini hayal eden eski filozofların aksine, modern kozmologlar evrenin evrimi ve yapısı hakkında fikir edinmek için niceliksel araçlar kullanırlar. Modern kozmoloji, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisinin geliştirilmesiyle 20. yüzyılın başlarına kadar uzanır.
Şimdi, Atacama Kozmoloji Teleskobu (ACT) işbirliğinden araştırmacılar, bu[{” attribute=””>Astrophysical Journal featuring a groundbreaking new map of dark matter distributed across a quarter of the sky, extending deep into the cosmos, that confirms Einstein’s theory of how massive structures grow and bend light over the 14-billion-year life span of the universe.
The new map uses light from the cosmic microwave background (CMB) essentially as a backlight to silhouette all the matter between us and the Big Bang.
The Atacama Cosmology Telescope in Northern Chile, supported by the National Science Foundation, operated from 2007-2022. The project is led by Princeton University and the University of Pennsylvania — Director Suzanne Staggs at Princeton, Deputy Director Mark Devlin at Penn — with 160 collaborators at 47 institutions. Credit: Mark Devlin, Deputy Director of the Atacama Cosmology Telescope and the Reese Flower Professor of Astronomy at the University of Pennsylvania
“It’s a bit like silhouetting, but instead of just having black in the silhouette, you have texture and lumps of dark matter, as if the light were streaming through a fabric curtain that had lots of knots and bumps in it,” said Suzanne Staggs, director of ACT and Henry DeWolf Smyth Professor of Physics at Princeton University. “The famous blue and yellow CMB image [from 2003] yaklaşık 13 milyar yıl önce tek bir çağda evrenin neye benzediğinin bir anlık görüntüsü ve şimdi bu bize o zamandan beri tüm çağlar hakkında bilgi veriyor.”
ACT için analize liderlik eden fizik ve astrofizik bilimleri profesörü Jo Dunkley, “Görünmezi görebilmek, görünür yıldızlarla dolu galaksilerimizi tutan bu karanlık madde iskelesini ortaya çıkarmak heyecan verici” dedi. “Bu yeni görüntüde, galaksileri çevreleyen ve birbirine bağlayan görünmez kozmik karanlık madde ağını doğrudan görebiliyoruz.”
“Genellikle gökbilimciler yalnızca ışığı ölçebilirler, bu nedenle galaksilerin evrende nasıl dağıldığını görüyoruz; Princeton’dan Charles A. Genç Astronomi Profesörü, 1897 Vakfı Emeritus ve Simons Vakfı başkanı David Spergel, bu gözlemler kütlenin dağılımını ortaya koyuyor, bu nedenle öncelikle karanlık maddenin evrenimiz boyunca nasıl dağıldığını gösteriyor,” dedi. .
Atacama Kozmoloji Teleskobu işbirliğiyle yapılan araştırma, tüm gökyüzünün dörtte birine dağılmış ve kozmosun derinliklerine ulaşan çığır açan yeni bir karanlık madde haritasıyla sonuçlandı. Bulgular, yüzyılı aşkın bir süredir standart kozmoloji modelinin temeli olan Einstein’ın genel görelilik teorisine daha fazla destek sağlıyor ve karanlık maddenin gizemini çözmek için yeni yöntemler sunuyor. Kredi bilgileri: Lucy Reading-Ikkanda, Simons Vakfı
2013 yılında Ph.D. Princeton mezunu ve büyük bir ACT araştırmacısı grubunu yönettiği Cambridge Üniversitesi’nde kozmoloji profesörü. “Bu, evrenimizdeki yapının milyarlarca yılda nasıl oluştuğunun öyküsünü anladığımıza dair çarpıcı bir kanıt. Büyük patlama bugüne.”
“İlginç bir şekilde, evrendeki kütlenin %80’i görünmez. ACT mercekleme ölçümlerimiz, gökyüzündeki karanlık madde dağılımını en uzak mesafelere kadar haritalandırarak, bu görünmez dünyayı net bir şekilde görmemizi sağlıyor.”
Pennsylvania Üniversitesi’nde Reese Flower Astronomi Profesörü ve ACT’nin müdür yardımcısı Mark Devlin, “2003 yılında bu deneyi önerdiğimizde, teleskopumuzdan çıkarılabilecek bilgilerin tam kapsamı hakkında hiçbir fikrimiz yoktu” dedi. 1994-1995 yılları arasında Princeton postdoc’uydu. “Bunu teorisyenlerin zekasına, teleskopumuzu daha hassas hale getirmek için yeni aletler yapan birçok kişiye ve ekibimizin bulduğu yeni analiz tekniklerine borçluyuz.” Bu, Princeton yüksek lisans öğrencisi Zach Atkins tarafından ACT’nin enstrüman gürültüsünün yeni ve sofistike bir modelini içerir.
Atacama Kozmoloji Teleskobu işbirliğiyle yapılan araştırma, tüm gökyüzünün dörtte birine dağılmış ve kozmosun derinliklerine ulaşan çığır açan yeni bir karanlık madde haritasıyla sonuçlandı. Bulgular, yüzyılı aşkın bir süredir standart kozmoloji modelinin temeli olan Einstein’ın genel görelilik teorisine daha fazla destek sağlıyor ve karanlık maddenin gizemini çözmek için yeni yöntemler sunuyor. Kredi: Debra Kellner’ın izniyle
Evrenin büyük bir kısmını oluşturmasına rağmen, karanlık maddenin ışıkla veya diğer elektromanyetik radyasyon biçimleriyle etkileşime girmediği için tespit edilmesi zor olmuştur. Bildiğimiz kadarıyla, karanlık madde sadece yerçekimi ile etkileşime giriyor.
Ulusal Bilim Vakfı’nın Şili’nin yüksek And Dağları’ndaki Atacama Kozmoloji Teleskobu’ndan veri toplayan 160’tan fazla işbirlikçi, evrenin oluşumunun şafağı olan Büyük Patlama’nın ardından, evren sadece 380.000 yaşındayken yayılan ışığı gözlemledi. yaşında. Kozmologlar, tüm evrenimizi dolduran bu dağınık CMB ışığına genellikle “evrenin bebek resmi” adını verir.
Ekip, devasa karanlık madde yapılarının yerçekimsel çekiminin, tıpkı antika, yumrulu pencerelerin bizim içlerinden görebildiklerimizi büküp bozması gibi, CMB’yi 14 milyar yıllık yolculuğunda nasıl çarpıtabileceğini izledi.
Makalelerden birinin baş yazarı ve 2016-2018 Princeton postdoc’u ve Fizik ve astronomi alanında yardımcı doçent olan Mathew Madhavacheril, “Büyük Patlama’dan kalan ışık bozulmalarını kullanarak yeni bir kütle haritası yaptık” dedi. Pensilvanya Üniversitesi. “İlginç bir şekilde, hem evrenin ‘topaklılığının’ hem de 14 milyar yıllık evrimin ardından büyüme hızının, Einstein’ın teorisine dayanan standart kozmoloji modelimizden tam olarak beklediğiniz gibi olduğunu gösteren ölçümler sağlıyor. yerçekimi.”
Sherwin ekledi: “Sonuçlarımız ayrıca, bazılarının ‘Kozmolojideki Kriz’ olarak adlandırdığı devam eden bir tartışmaya yeni içgörüler sağlıyor.” Bu “kriz”, CMB yerine galaksilerdeki yıldızlardan yayılan farklı bir arka plan ışığı kullanan son ölçümlerden kaynaklanıyor. . Bunlar, standart kozmoloji modeli altında karanlık maddenin yeterince parçalı olmadığını gösteren sonuçlar üretti ve modelin bozulabileceği endişelerine yol açtı. Bununla birlikte, ACT ekibinin son sonuçları, bu görüntüde görülen büyük yumruların tam olarak doğru boyutta olduğunu kesin olarak değerlendirdi.
Makalelerden birinin baş yazarı ve Cambridge yüksek lisans öğrencisi ve aynı zamanda eski bir Cambridge yüksek lisans öğrencisi olan Frank Qu, “Daha önceki çalışmalar standart kozmolojik modeldeki çatlaklara işaret ederken, bulgularımız evrene ilişkin temel teorimizin doğru olduğuna dair yeni bir güvence sağlıyor” dedi. Princeton misafir araştırmacı.
Ekibi bu verileri toplayan dedektörleri inşa eden Staggs, “SPK, evrenin ilkel durumuna ilişkin benzersiz ölçümleriyle zaten ünlüdür, bu nedenle evrenin sonraki evrimini açıklayan bu mercekleme haritaları neredeyse bir zenginliktir” dedi. son beş yıl “Artık ikinci, çok ilkel bir evren haritamız var. Bir ‘kriz’ yerine, bu farklı veri setlerini bir arada kullanmak için olağanüstü bir fırsatımız olduğunu düşünüyorum. Haritamız, Büyük Patlama’ya kadar uzanan tüm karanlık maddeyi içeriyor ve diğer haritalar yaklaşık 9 milyar yıl geriye bakıyor ve bize çok daha yakın bir katman veriyor. Evrendeki yapıların büyümesi hakkında bilgi edinmek için ikisini karşılaştırabiliriz. Bence gerçekten ilginç olacak. İki yaklaşımın farklı ölçümler alması büyüleyici.”
15 yıldır faaliyet gösteren ACT, Eylül 2022’de hizmet dışı bırakıldı. Bununla birlikte, son gözlem setinin sonuçlarını sunan daha fazla makalenin yakında sunulması bekleniyor ve Simons Gözlemevi, yeni bir teleskopla aynı bölgede gelecekteki gözlemleri yürütecek 2024’te faaliyete geçmesi planlanıyor. Bu yeni araç, gökyüzünü ACT’den neredeyse 10 kat daha hızlı haritalandırabilecek.
ACT ekibinin makale dizisindeki ortak yazarlardan 56’sı Princeton araştırmacısıdır veya olmuştur. Princeton’dayken ACT’de genç araştırmacı olan 20’den fazla bilim insanı artık fakülte veya kadrolu bilim insanıdır. Princeton’dan James S. McDonnell Seçkin Üniversite Fizik Profesörü Lyman Page, ACT’nin eski baş araştırmacısıydı.
Bu araştırma, 10-14 Nisan tarihleri arasında Kyoto Üniversitesi Yukawa Teorik Fizik Enstitüsü’nde düzenlenecek olan “Future Science with CMB x LSS” konferansında sunulacaktır. Burada vurgulanan baskı öncesi makaleler, açık erişimli arXiv.org’da görünecektir. Astrophysical Journal’a gönderildiler. Bu çalışma ABD Ulusal Bilim Vakfı (ACT projesi için AST-0408698, AST-0965625 ve AST-1440226 ve ayrıca PHY-0355328, PHY-0855887 ve PHY-1214379), Princeton Üniversitesi, University of Princeton tarafından desteklenmiştir. Pennsylvania ve Kanada İnovasyon Vakfı ödülü. Cambridge Üniversitesi’ndeki ekip üyeleri, Avrupa Araştırma Konseyi tarafından desteklenmiştir.