Astrofizikçilerden ve kozmologlardan oluşan uluslararası bir ekip, evrenin karanlık maddesinin “yığınlılığının” (S8 değeri) 0,76 olduğunu öne süren beş makale sundu; bu rakam, diğer kütleçekimsel mercekleme araştırmalarıyla uyumlu ancak Kozmik Mikrodalga Arka Planından elde edilen 0,83 değeriyle uyumlu değil.
Bilim adamlarından oluşan uluslararası bir ekip, karanlık maddenin “yığınlığını” incelemek için gelişmiş teknikler ve Hyper Suprime-Cam kullandı ve Kozmik Mikrodalga Arka Planından alınan 0,83 değeriyle çelişen 0,76’lık bir S8 değeri buldu. Bu tutarsızlık, ölçüm hatalarını veya eksik bir standart kozmolojik modeli gösterebilir.
Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü (Kavli IPMU) dahil olmak üzere çeşitli enstitülerdeki uluslararası astrofizikçiler ve kozmologlardan oluşan bir ekip, evrenin karanlık maddesinin “yığınlılığı” için bir değer ölçen beş makalelik bir dizi sundu. kozmologlar S olarak8, 0,76, bu, diğer yerçekimsel mercekleme araştırmalarının nispeten yakın zamandaki evrene bakıldığında bulduğu değerlerle uyumludur – ancak, evrenin kökenlerine kadar uzanan Kozmik Mikrodalga Arka Planından elde edilen 0,83 değeriyle uyuşmaz. yaklaşık 380.000 yaşındaydı. Sonuçları, ön baskı kağıtları olarak şu adrese yüklendi: arXiv.
Bu iki değer arasındaki fark küçüktür, ancak her iki değerin her birini doğrulayan daha fazla çalışma olduğu için, tesadüfi görünmüyor. Olasılıklar, bu iki ölçümden birinde henüz fark edilmeyen bir hata veya yanlışlık olması veya standart kozmolojik modelin ilginç bir şekilde eksik olmasıdır.
Karanlık enerji ve karanlık madde, bugün gördüğümüz evrenimizin %95’ini oluşturuyor, ancak gerçekte ne oldukları ve evrenin tarihi boyunca nasıl geliştikleri hakkında çok az şey biliyoruz. Karanlık madde kümeleri, Einstein’ın Genel Görelilik Teorisi tarafından tahmin edilen bir fenomen olan zayıf yerçekimsel mercekleme yoluyla uzak galaksilerin ışığını bozar.
Şekil 1: HSC-SSP ile elde edilen bir görüntü örneği. Kredi: HSC-SSP projesi ve NAOJ
“Bu bozulma gerçekten çok küçük bir etki. Tek bir galaksinin şekli algılanamayan bir miktarda bozulur. Ancak milyonlarca galaksinin ölçümlerini birleştirmek, distorsiyonun oldukça yüksek bir hassasiyetle ölçülmesini sağlıyor,” dedi Kavli IPMU Profesörü Masahiro Takada.
Standart model yalnızca bir avuç sayı ile tanımlanır: Evrenin genişleme oranı, karanlık maddenin ne kadar küme olduğunun bir ölçüsü (S8), evrenin bileşenlerinin (madde, karanlık madde ve karanlık enerji) göreli katkıları, evrenin genel yoğunluğu ve büyük ölçeklerdeki evrenin yığınlılığının küçük ölçeklerdekiyle nasıl ilişkili olduğunu açıklayan teknik bir nicelik.
Kozmologlar, Kozmik Mikrodalga Arka Planındaki dalgalanmaları gözlemlemek, evrenin genişleme geçmişini modellemek veya nispeten yakın geçmişte evrenin yığınlılığını ölçmek gibi çeşitli şekillerde bu sayıları sınırlayarak bu modeli test etmeye heveslidirler.
Tokyo Üniversitesi Kavli IPMU’dan astronomlar tarafından yönetilen bir ekip, Nagoya Üniversitesi, Princeton Üniversitesi, ve Japonya ve Tayvan’daki astronomik topluluklar, geçen yılı, karmaşık bilgisayar simülasyonları ve Hyper Suprime-Cam araştırmasının ilk üç yılından elde edilen verileri kullanarak, bu en zor maddenin, karanlık maddenin sırlarını ortaya çıkarmakla geçirdiler. Bu araştırmadan elde edilen gözlemlerde, Hawaii’deki Maunakea’nın zirvesindeki Subaru Teleskopu üzerine monte edilmiş, dünyanın en güçlü astronomik kameralarından biri olan Hyper Suprime-Cam (HSC) kullanıldı.
Şekil 2: HSC-SSP Year 3 verilerinden S8 parametresinin ölçüm sonuçları. Tablo, HSC-SSP 3. Yıl verilerinin farklı kısımlarını kullanan veya HSC-SSP 3. Yıl verilerini diğer verilerle birleştiren dört farklı yöntemin sonuçlarını göstermektedir. Karşılaştırma için “Planck CMB”, Planck uydusundan alınan kozmik mikrodalga arka plan verilerinden S8 için ölçüm sonucunu gösterir. “Diğer zayıf mercekleme sonuçları”, Karanlık Enerji Araştırması (DES) ve Kilo-Derece Araştırması (KiDS) verilerine dayanan benzer zayıf mercekleme ölçümlerinin sonuçlarını gösterir. Kredi bilgileri: Kavli IPMU
Verileri gizleme ve açığa çıkarma
Ekip “kör bir analiz” gerçekleştirdi.
“Bilim adamları insandır ve tercihleri vardır. Bazıları temelde yeni bir şey bulmayı gerçekten çok isterken, diğerleri öngörülen sonuçlarla tutarlı görünen sonuçlar bulduklarında kendilerini rahat hissedebilirler. Nagoya Üniversitesi Kobayashi-Maskawa Kökeni Enstitüsü, bilim adamlarının, analizlerini sonuçlarını sonuna kadar bilmelerine izin vermeden gerçekleştirmezlerse, ne kadar dikkatli olurlarsa olsunlar, önyargılı davranacaklarını bilecek kadar kendilerinin farkına vardıklarını söyledi. Parçacıklar ve Evren (KMI) Doçenti Hironao Miyatake.
Sonuçları bu tür önyargılardan korumak için HSC ekibi, sonuçlarını kendilerinden ve meslektaşlarından aylarca sakladı. Ekip, fazladan bir karartma katmanı bile ekledi: analizlerini, rastgele değerlerle dengelenen sayısal değerlerle biri gerçek, ikisi sahte olmak üzere üç farklı galaktik katalog üzerinde yürüttüler. Analiz ekibi bunların hangisinin gerçek olduğunu bilmiyordu, bu nedenle birisi değerleri yanlışlıkla görse bile ekip sonuçların gerçek kataloğa dayanıp dayanmadığını bilemezdi.
Ekip, kör analiz için bir yıl harcadı. 3 Aralık 2022’de ekip, bir Cumartesi sabahı Japonya’da, Cuma akşamı Princeton’da “körlüğü kaldırmak” için Zoom’da bir araya geldi. Takada’ya göre ekip verileri açıkladı ve planlarını yürüttü, hemen bunun harika olduğunu gördüler. Kavli IPMU yüksek lisans öğrencisi Sunao Sugiyama, “Kör analiz, analizi yürütürken sonuçlarda zirveye çıkamayacağınız anlamına gelir, bu son derece stresliydi, ancak nihai sonucu görür görmez tüm bu endişe pencereden uçup gitti” dedi.
Şekil 3: HSC-SSP’den türetilen karanlık maddenin 3B dağılımına bir örnek. Bu harita, ilk yılın verileri kullanılarak elde edilmiştir, ancak bu çalışma, gökyüzünde bundan yaklaşık üç kat daha büyük bir alanı inceledi. Kredi bilgileri: Tokyo Üniversitesi/NAOJ
Dünyanın en büyük teleskop kamerasıyla dev bir anket
HSC, dünyadaki kendi boyutunda bir teleskop üzerindeki en büyük kameradır. Araştırma ekibinin kullandığı anket, yaklaşık 2000 dolunaya eşdeğer, gökyüzünün yaklaşık 420 derece karesini kapsıyor. Tek bir bitişik gökyüzü parçası değil, her biri bir kişinin uzanmış yumruğu büyüklüğünde altı farklı parçaya bölünmüştür. Araştırmacıların araştırdığı 25 milyon galaksi o kadar uzak ki, bu galaksileri bugün oldukları gibi görmek yerine, HSC milyarlarca yıl önce nasıl olduklarını kaydetti.
Bu galaksilerin her biri, on milyarlarca güneşin alevleriyle parlıyor, ancak çok uzakta oldukları için, çıplak gözle görebildiğimiz en sönük yıldızlardan 25 milyon kat daha sönük, son derece sönükler.
Bu araştırma hakkında daha fazla bilgi için bkz. Hyper Suprime-Cam ile Karanlık Maddeyi Ölçmek Tutarsızlığı Ortaya Çıkarıyor.
Referanslar:
“Hyper Suprime-Cam 3. Yıl Sonuçları: Emülatör Tabanlı Halo Modeli Kullanan HSC ve SDSS ile Galaksi Kümeleme ve Zayıf Merceklemeden Kozmoloji” Yazan: Hironao Miyatake, Sunao Sugiyama, Masahiro Takada, Takahiro Nishimichi, Xiangchong Li, Masato Shirasaki, Surhud More, Yosuke Kobayashi, Atsushi J. Nishizawa, Markus M. Rau, Tianqing Zhang, Ryuichi Takahashi, Roohi Dalal, Rachel Mandelbaum, Michael A. Strauss, Takashi Hamana, Masamune Oguri, Ken Osato, Wentao Luo, Arun Kannawadi, Bau-Ching Hsieh, Robert Armstrong, Yutaka Komiyama, Robert H. Lupton, Nate B. Lust, Lauren A. MacArthur, Satoshi Miyazaki, Hitoshi Murayama, Yuki Okura, Paul A. Price, Tomomi Sunayama, Philip J. Tait, Masayuki Tanaka ve Shiang-Yu Wang, 3 Nisan 2023, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2304.00704
Surhud More, Sunao Sugiyama, Hironao Miyatake, Markus Michael Rau, Masato Shirasaki, Xiangchong Li, Atsushi J. Nishizawa’dan “Hyper Suprime-Cam 3. Yıl Sonuçları: SDSS-BOSS Galaksilerinin Kümelenmesi, Galaksi-Galaksi Merceği ve Kozmik Kesme Ölçümleri” , Ken Osato, Tianqing Zhang, Masahiro Takada, Takashi Hamana, Ryuichi Takahashi, Roohi Dalal, Rachel Mandelbaum, Michael A. Strauss, Yosuke Kobayashi, Takahiro Nishimichi, Masamune Oguri, Arun Kannawadi, Robert Armstrong, Yutaka Komiyama, Robert H. Lupton, Nate B. Lust, Satoshi Miyazaki, Hitoshi Murayama, Yuki Okura, Paul A. Price, Philip J. Tait, Masayuki Tanaka ve Shiang-Yu Wang, 3 Nisan 2023, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2304.00703
“Hyper Suprime-Cam 3. Yıl Sonuçları: Minimal Bias Modelini Kullanan HSC ve SDSS ile Galaksi Kümelemesinden ve Zayıf Merceklemeden Kozmoloji” Sunao Sugiyama, Hironao Miyatake, Surhud More, Xiangchong Li, Masato Shirasaki, Masahiro Takada, Yosuke Kobayashi, Ryuichi Takahashi , Takahiro Nishimichi, Atsushi J. Nishizawa, Markus M. Rau, Tianqing Zhang, Roohi Dalal, Rachel Mandelbaum, Michael A. Strauss, Takashi Hamana, Masamune Oguri, Ken Osato, Arun Kannawadi, Robert Armstrong, Yutaka Komiyama, Robert H. Lupton , Nate B. Lust, Satoshi Miyazaki, Hitoshi Murayama, Yuki Okura, Paul A. Price, Philip J. Tait, Masayuki Tanaka ve Shiang-Yu Wang, 3 Nisan 2023, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2304.00705
“Hyper Suprime-Cam 3. Yıl Sonuçları: Cosmology from Cosmic Shear Power Spectra” Roohi Dalal, Xiangchong Li, Andrina Nicola, Joe Zuntz, Michael A. Strauss, Sunao Sugiyama, Tianqing Zhang, Markus M. Rau, Rachel Mandelbaum, Masahiro Takada , Surhud More, Hironao Miyatake, Arun Kannawadi, Masato Shirasaki, Takanori Taniguchi, Ryuichi Takahashi, Ken Osato, Takashi Hamana, Masamune Oguri, Atsushi J. Nishizawa, Andrés A. Plazas Malagón, Tomomi Sunayama, David Alonso, Anže Slosar, Robert Armstrong , James Bosch, Yutaka Komiyama, Robert H. Lupton, Nate B. Lust, Lauren A. MacArthur, Satoshi Miyazaki, Hitoshi Murayama, Takahiro Nishimichi, Yuki Okura, Paul A. Price, Philip J. Tait, Masayuki Tanaka ve Shiang-Yu Wang, 3 Nisan 2023, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2304.00701
“Hyper Suprime-Cam 3. Yıl Sonuçları: Cosmology from Cosmic Shear Two-point Correlation Functions”, Xiangchong Li, Tianqing Zhang, Sunao Sugiyama, Roohi Dalal, Markus M. Rau, Rachel Mandelbaum, Masahiro Takada, Surhud More, Michael A. Strauss , Hironao Miyatake, Masato Shirasaki, Takashi Hamana, Masamune Oguri, Wentao Luo, Atsushi J. Nishizawa, Ryuichi Takahashi, Andrina Nicola, Ken Osato, Arun Kannawadi, Tomomi Sunayama, Robert Armstrong, Yutaka Komiyama, Robert H. Lupton, Nate B. Lust, Satoshi Miyazaki, Hitoshi Murayama, Takahiro Nishimichi, Yuki Okura, Paul A. Price, Philip J. Tait, Masayuki Tanaka, Shiang-Yu Wang, 3 Nisan 2023, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2304.00702