İle
El Gordo da dahil olmak üzere iki büyük gökada kümesinin çarpışması, Lambda-soğuk karanlık madde (ΛCDM) kozmolojik modelinin tahminlerine meydan okuyor ve kozmik yapı oluşumuna ilişkin anlayışımızı yeniden değerlendirmemiz gerektiğini ortaya koyuyor.
Uluslararası bir gökbilimciler grubu tarafından yapılan yeni bir araştırmaya göre, standart kozmoloji teorisine göre, Evren şu andaki yaşının yarısı kadarken iki büyük gökada kümesinin çarpışması gerçekleşmemeliydi.
El Gordo Kümesi
Lambda-soğuk karanlık madde (ΛCDM) standart kozmoloji modeline göre, galaksiler önce oluşur ve ancak daha sonra birleşerek daha büyük galaksi kümelerini oluşturur. Bu nedenle galaksi kümelerinin kozmik sahnede ortaya çıkması çok zaman alacaktır. Yeni çalışma, dergisinde yayınlandı. Astrofizik DergisiEvren şu andaki yaşının yalnızca yarısı kadarken iki aşırı büyük galaksi kümesinin çok yüksek bir hızda çarpıştığını göstererek buna meydan okuyor.
Söz konusu küme çifti, İspanyolca’da “Şişman Olan” anlamına gelen El Gordo olarak biliniyor; kütlesinin Güneş’in kütlesinin yaklaşık 2000 trilyon katı (2’nin ardından on beş sıfır) olduğu göz önüne alındığında bu isim uygun. Yeni çalışma, kütlesinin çok daha kesin olan güncellenmiş bir tahminini kullanıyor. Bu, aynı yazarların El Gordo’nun ΛCDM için ne kadar sorunlu olduğuna ilişkin daha önceki bir çalışmasında ortaya çıkan büyük bir belirsizlik kaynağını ortadan kaldırıyor.
Etkileşim halindeki gökada kümesi El Gordo’nun kompozit renkli görüntüsü; NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi’nden gelen X-ışını ışığını mavi renkte, Avrupa Güney Gözlemevi’nin Çok Büyük Teleskobu’ndan gelen optik verileri kırmızı, yeşil ve mavi olarak ve NASA’nın Spitzer’inden gelen kızılötesi emisyonu gösteriyor Kırmızı ve turuncu renkte Uzay Teleskobu. Katkı Sağlayan: X-ışını: NASA/CXC/Rutgers/J.Hughes ve diğerleri, Optik: ESO/VLT/Pontificia Universidad. Catolica de Chile/L.Infante & SOAR (MSU/NOAO/UNC/CNPq-Brezilya)/Rutgers/F.Menanteau, IR: NASA/JPL/Rutgers/F.Menanteau
Kütle, arka plandaki gökadalardan gelen ışığın sapması kullanılarak tahmin edildi; bu gökadaların şekli, El Gordo’nun kütleçekimsel etkisi nedeniyle biraz büyütec gibi bozulmuş görünüyor. Bu ‘zayıf mercek’ kütlesi Hubble Uzay Teleskobu kullanılarak elde edildi, ancak daha yeni sonuçlarla da örtüşüyor. James Webb Uzay Teleskobu ve diğer yöntemlerin kullanıldığı diğer çalışmalar. Kütlenin artık %10’luk mütevazı bir belirsizliği var.
Çarpışmayı Analiz Etmek
Bonn Üniversitesi’nde doktora öğrencisi olan Elena Asencio liderliğindeki araştırma, kümelerin çarpışma hızını tahmin etmek için daha önce yayınlanmış ayrıntılı etkileşim simülasyonlarını kullandı. Yazarlar daha sonra simüle edilmiş küme çiftlerini aramak için çok büyük bir hacmi kapsayan daha az ayrıntılı bir kozmolojik ΛCDM simülasyonunu araştırdılar. Amaç, bunlardan kaçının El Gordo’nun çarpışmadan kısa süre önceki durumuna genel olarak benzediğini saymaktı. Bu, daha uzaktaki nesnelerin, daha az yapının olduğu zamanda daha geriye doğru görüntülendiğini dikkate alan yenilikçi bir “ışık konisi tomografisi” yöntemiyle yapıldı.
Sonuçlar, ΛCDM ile gerilimin herhangi bir makul çarpışma hızı için çok şiddetli olduğunu ortaya çıkardı. Üstelik El Gordo’nun kütlesinde kalan belirsizlik artık önemli bir rol oynamıyor.
Elena şunları söyledi: “Araştırmamızın sonuçları önceki çalışma El Gordo için güncellenmiş bir kütle tahmini yayınlandığında bazı bilim adamları tarafından sorgulandı ve biraz daha düşük çıktı. Bu, ΛCDM ile gerilimi azaltır, ancak herhangi bir makul çarpışma hızı için yine de oldukça önemlidir. Yüzlerce ayrıntılı simülasyon, El Gordo’nun ΛCDM’de ortaya çıkması muhtemel çok daha yavaş çarpışma hızına sahip fotoğraflara benzeyemeyeceğini gösteriyor.”
Daha hızlı çarpışmaya sahip El Gordo’ya benzeyen bir simülasyon elde etmek mümkün olsa da, ΛCDM’de böyle bir olay çok nadirdir. Bunun nedeni, kozmik tarihin bu kadar erken bir aşamasında, bu kadar büyük iki kümeyi çarpıcı bir mesafede bulmanın çok olağandışı olmasıdır. Ayrıca yüksek hızda birbirlerine doğru yönelmelerini gerektirmek güvenilirliği artırır. Yeni çalışma ve daha hassas kütle ölçümü, bu gizemli nesneyi daha iyi anlamak için El Gordo’yu simüle etme çabalarına yol açabilir.
El Gordo’nun ötesinde
El Gordo, ΛCDM ile çelişen küme çarpışmasının tek örneği değil. Bu projede kullanılan istatistiksel analizi geliştiren St Andrews Fizik ve Astronomi Okulu’ndan Dr. Indranil Banik şunları söyledi: “Kurşun Kümesi, daha sonraki bir dönemde de olsa, iki gökada kümesi arasındaki yüksek enerjili çarpışmanın bir başka örneğidir. El Gordo ile birlikte ele alındığında durum ΛCDM için daha da kötüleşiyor. Ve diğer birçok örnek de biliniyor ve çalışmamızda bahsediliyor.”
Ayrıca orada Çeşitli çalışmalar Büyük ölçüde çok yeni James Webb verileri sayesinde, bireysel galaksilerin ΛCDM’de beklenenden çok daha hızlı oluştuğunu gösteriyor. Bonn Üniversitesi ve Prag’daki Charles Üniversitesi’nden Profesör Pavel Kroupa, El Gordo sonuçlarının daha geniş bağlamı hakkında şunları söyledi: “Artık Evrendeki yapı oluşumunun ΛCDM’de beklenenden daha hızlı gerçekleştiğine dair birçok kanıt var. Şu anda bunun için başka kanıtları araştırıyoruz.”
Referans: Elena Asencio, Indranil Banik ve Pavel Kroupa tarafından yazılan “El Gordo Galaksi Kümesi, Herhangi Bir Makul Çarpışma Hızı için ΛCDM’ye meydan okuyor”, 4 Eylül 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ace62a