Gelişmiş uzay teleskoplarını ve veri setlerini kullanan araştırmacılar, evrenin enerji yoğunluğunun yaklaşık %76’sını temsil eden karanlık enerjinin uzay boyunca eşit şekilde dağıldığı ve zaman içinde sabit kaldığı sonucuna vardı.
eROSITA kullanılarak yapılan ilk karanlık enerji çalışması, onun hem uzayda hem de zamanda eşit olarak dağıldığını öne sürüyor.
Edwin Hubble’ın 1920’lerde uzak galaksilere ilişkin gözlemi, evrenimizin genişlemekte olduğu yönünde çığır açan bir sonuca götürdü. Ancak 1998 yılında, Tip Ia süpernovaları inceleyen bilim adamlarının şaşırtıcı bir keşif yapmasına kadar değildi. Evrenin büyümekle kalmayıp genişlemesinin de hızlandığını keşfettiler.
LMU’da bir astrofizikçi olan Joe Mohr, “Bu ivmeyi açıklamak için bir kaynağa ihtiyacımız var” diyor. “Ve biz bu kaynağa, kozmik genişlemeyi hızlandırmak için bir tür ‘anti-yerçekimi’ sağlayan ‘karanlık enerji’ diyoruz.”
Bilimsel olarak, karanlık enerjinin ve kozmik ivmenin varlığı bir sürprizdir ve bu, mevcut fizik anlayışımızın eksik veya yanlış olduğunu gösterir. Hızlanan genişlemenin önemi, 2011’de kaşiflerinin Nobel Fizik Ödülü’nü almalarıyla vurgulandı.
Mohr, “Bu arada, karanlık enerjinin doğası bir sonraki Nobel Ödülü kazanan sorun haline geldi” diyor.
LMU astrofizikçileri Matthias Klein, Sebastian Bocquet ve Joe Mohr ile işbirliği içinde çalışan Tayvan’daki Ulusal Cheng Kung Üniversitesi’nden I-Non Chiu, galaksi kümelerine odaklanan eROSITA X-ışını teleskopunu kullanarak ilk karanlık enerji çalışmasını yayınladı. .
Muhtemelen karanlık enerjinin neden olduğu anti-yerçekimi, nesneleri birbirinden uzaklaştırır ve aksi takdirde yerçekiminin çekici kuvveti nedeniyle oluşacak büyük kozmik nesnelerin oluşumunu bastırır. Bu nedenle, karanlık enerji, evrendeki en büyük nesnelerin – yani toplam kütleleri 1013 ila 1015 güneş kütlesi arasında değişen galaksi kümelerinin – nerede ve nasıl oluştuğunu etkiler.
Klein, “Zamanın bir fonksiyonu olarak evrende veya gözlemsel dünyada kırmızıya kaymanın bir fonksiyonu olarak oluşan galaksi kümelerinin sayısını sayarak karanlık enerjinin doğası hakkında çok şey öğrenebiliriz” diye açıklıyor.
Bununla birlikte, gökada kümeleri son derece nadirdir ve bulunması zordur, bu nedenle dünyanın en hassas teleskoplarını kullanarak gökyüzünün büyük bir bölümünün incelenmesini gerektirir. Bu amaçla, Münih’teki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (MPE) liderliğindeki bir proje olan eROSITA X-ray uzay teleskopu, galaksi kümelerini aramak için tüm gökyüzünü araştırmak üzere 2019’da başlatıldı.
Sonraki tüm gökyüzü araştırmasının performans doğrulaması için tasarlanmış bir mini anket olan eROSITA Nihai Ekvator Derinliği Araştırmasında (eFEDS), yaklaşık 500 gökada kümesi bulundu. Bu, bugüne kadarki en büyük düşük kütleli gökada kümelerinden birini temsil ediyor ve son 10 milyar yıllık kozmik evrimi kapsıyor.
Çalışmaları için Chiu ve meslektaşları, eFEDS verilerinin yanı sıra Japonya ve Tayvan’daki astronomi toplulukları tarafından yönetilen Hyper Suprime-Cam Subaru Stratejik Programından optik veriler olan ek bir veri kümesi kullandılar. Princeton Üniversitesi.
Eski LMU doktora araştırmacısı I-Non Chiu ve LMU meslektaşları, eFEDS’deki gökada kümelerini karakterize etmek ve zayıf kütleçekimsel mercekleme sürecini kullanarak kütlelerini ölçmek için bu verileri kullandılar. İki veri setinin kombinasyonu, eROSITA tarafından tespit edilen galaksi kümelerini kullanan ilk kozmolojik çalışmayı mümkün kıldı.
Sonuçları, veriler ve teorik tahminler arasındaki karşılaştırma yoluyla, karanlık enerjinin evrendeki toplam enerji yoğunluğunun yaklaşık %76’sını oluşturduğunu gösteriyor. Dahası, hesaplamalar, karanlık enerjinin enerji yoğunluğunun uzayda tekdüze ve zamanda sabit göründüğünü gösterdi.
Bocquet, “Sonuçlarımız, önceki galaksi kümesi çalışmaları ve zayıf kütleçekimsel mercekleme ve kozmik mikrodalga arka plan kullananlar gibi diğer bağımsız yaklaşımlarla da iyi bir şekilde örtüşüyor” diyor. Şimdiye kadar, eFEDS’in en son sonuçları da dahil olmak üzere tüm gözlemsel kanıtlar, karanlık enerjinin genellikle “kozmolojik sabit” olarak adlandırılan basit bir sabitle tanımlanabileceğini öne sürüyor.
Mohr, “Karanlık enerji kısıtlamalarındaki mevcut hatalar hala dilediğimizden daha büyük olsa da, bu araştırma eFEDS’den alınan bir örneği kullanıyor ve sonuçta tüm gökyüzünün %1’inden daha az bir alanı kaplıyor” diyor Mohr. Böylece bu ilk analiz, tam gökyüzü eROSITA örneğinin yanı sıra diğer küme örneklerinin gelecekteki çalışmaları için sağlam bir temel oluşturmuştur.
Referans: I-Non Chiu, Matthias Klein, Joseph Mohr ve Sebastian Bocquet tarafından yazılan “eROSITA son ekvatoral derinlik araştırmasındaki galaksi kümeleri ve gruplarından gelen kozmolojik kısıtlamalar”, 21 Nisan 2023, Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad957