Güney Kutbu Teleskobu’nun yeni kamerasının sonuçları ortaya çıktı

Antarktika’daki Güney Kutbu Teleskobu’ndaki bilim adamları, beş yıldan fazla bir süredir gökyüzünü geliştirilmiş bir kamerayla gözlemliyorlar. Evrene doğru uzatılan bakış, evrenin ilk oluşumundan kalan ışığı topluyor. Artık araştırmacılar ilk veri grubunu analiz ederek ayrıntıları dergide yayınladılar Fiziksel İnceleme D. Bu sınırlı veri setinden elde edilen sonuçlar, evrenimizin doğası hakkında geleceğe yönelik çok daha güçlü içgörülere işaret ediyor.

Ulusal Bilim Vakfı tarafından işletilen Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonundaki teleskop, 2017 yılında SPT-3G olarak bilinen yeni bir kameraya kavuştu. 16.000 dedektörÖnceki modelden 10 kat daha fazla olan SPT-3G, kısmen ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından yürütülen çok-kurumlu araştırmaların merkezinde yer alıyor. Amaç, kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak bilinen zayıf ışığı ölçmektir. CMB, evrenin yaklaşık 14 milyar yıl önce tek bir enerji noktasından ortaya çıktığı Büyük Patlama’nın ardından oluşan parıltıdır.

Makalenin başyazarı ve Argonne’dan Maria Goeppert Mayer araştırmacısı Zhaodi Pan, “SPK kozmologlar için bir hazine haritasıdır” dedi. “Sıcaklık ve kutuplaşmadaki çok küçük değişiklikler, evrenin bebeklik dönemine benzersiz bir pencere sağlıyor.”

kağıt içinde Fiziksel İnceleme D SPT-3G’den ilk CMB yerçekimsel mercekleme ölçümlerini sunuyor. Yerçekimsel merceklenme, evrenin engin madde ağı uzayda yolculuk yaparken CMB’yi bozduğunda meydana gelir. Bir şarap kadehinin kavisli tabanını bir kitabın sayfasına yerleştirirseniz, bardak arkasındaki kelimelere ilişkin görüşünüzü çarpıtacaktır. Benzer şekilde, teleskobun görüş hattındaki madde, CMB ışığını ve bizim ona bakış açımızı büken bir mercek oluşturur. Albert Einstein uzay-zaman dokusundaki bu bükülmeyi genel görelilik teorisinde tanımladı.

Bu çarpıklığın ölçümleri, evrenin erken dönemleri ve evrenin görünmez bir bileşeni olan karanlık madde gibi gizemler hakkında ipuçları taşıyor. Pan, “Karanlık maddenin tespit edilmesi zordur çünkü ışıkla veya diğer elektromanyetik radyasyon biçimleriyle etkileşime girmez. Şu anda onu yalnızca yerçekimsel etkileşimler yoluyla gözlemleyebiliriz” dedi.

Bilim insanları, 1960’larda keşfedildiğinden bu yana CMB’yi hem yerde hem de uzayda teleskoplarla gözlemleyerek inceliyorlar. En yeni analiz 2018’e ait yalnızca birkaç aylık SPT-3G verilerini kullansa da, yerçekimsel merceklenmenin ölçümü bu alanda halihazırda rekabetçi durumda.

Argonne’dan fizikçi Amy Bender, “Bu çalışmanın gerçekten heyecan verici kısımlarından biri, sonucun, SPT-3G ile gözlemlere henüz yeni başladığımız dönemden gelen verilerin devreye alınmasından gelmesidir – ve sonuç zaten harika” dedi. makalenin ortak yazarı. “Şu anda analiz etmeye çalıştığımız beş yıllık verilerimiz daha var, bu da gelecekte ne olacağına dair bir ipucu.”

Güney Kutbu Teleskobu’nun kuru, sabit atmosferi ve uzak konumu, CMB desenlerini ararken mümkün olduğunca az parazit yaratır. Yine de son derece hassas SPT-3G kameradan alınan veriler, atmosferin yanı sıra kendi galaksimizden ve galaksi dışı kaynaklardan gelen kirliliği de içeriyor.

Araştırmacıların verileri doğrulaması, gürültüyü filtrelemesi ve ölçümleri yorumlaması gerektiğinden, SPT-3G’den birkaç aylık verilerin bile analiz edilmesi yıllar süren bir iştir. Ekip, araştırma için bazı hesaplamaları yürütmek üzere Argonne Laboratuvarı Bilgi İşlem Kaynak Merkezi’nde özel bir küme, bir grup bilgisayar kullandı.

Pan, “Bu çalışmada gözlemlenen merceklenme modellerinin genel görelilik tarafından iyi bir şekilde açıklandığını bulduk” dedi. “Bu, mevcut yerçekimi anlayışımızın bu büyük ölçekler için de geçerli olduğunu gösteriyor. Sonuçlar aynı zamanda evrenimizde madde yapılarının nasıl oluştuğuna dair mevcut anlayışımızı da güçlendiriyor.”

İlave yıllardan elde edilen verilerden elde edilen SPT-3G mercekleme haritaları aynı zamanda kozmik enflasyonun veya erken evrenin hızlı bir üstel genişleme geçirdiği fikrinin araştırılmasına da yardımcı olacaktır. Pan, kozmik enflasyonun “kozmolojinin bir başka temel taşı” olduğunu belirtti ve bilim adamları, erken kütleçekim dalgalarının işaretlerini ve bu teorinin diğer doğrudan kanıtlarını arıyorlar. Yerçekimsel merceklenmenin varlığı, şişkin izlere müdahaleye neden olur ve bu tür kirlenmenin giderilmesini gerektirir; bu, hassas merceklenme ölçümleri kullanılarak hesaplanabilir.

Yeni SPT-3G verilerinden elde edilen bazı sonuçlar mevcut bilgiyi güçlendirirken, diğerleri yeni sorular ortaya çıkaracak.

Chicago Üniversitesi’nde ortak bir randevuya sahip olan Bender, “Ne zaman daha fazla veri eklesek, anlamadığımız daha fazla şey buluyoruz” dedi. “Bu soğanın katmanlarını soydukça, aletiniz hakkında ve ayrıca gökyüzüne ilişkin bilimsel ölçümleriniz hakkında giderek daha fazla şey öğreniyorsunuz.”

Evrenin görünmeyen bileşenleri hakkında o kadar az şey biliniyor ki, elde edilen her türlü anlayış kritik öneme sahip, Pan şunları söyledi: “Karanlık maddenin dağılımı hakkında ne kadar çok şey öğrenirsek, onun doğasını ve içinde yaşadığımız evreni oluşturmadaki rolünü anlamaya o kadar yaklaşırız. Bugün.”