Kozmik X-ışını kaynaklarına ilişkin eROSITA çalışmasında galaksi kümelerinin evrimine ilişkin yeni bir analiz, Evrenimizdeki maddenin heterojenliğinin uzun süredir devam eden gizemine ışık tutabilir. Ayrıca bu sonuçlar uzayın diğer gizemlerinin de çözülmesine yardımcı olabilir.
Şubat 2022’de tamamlanan eROSITA tüm gökyüzü araştırmasının ilk aşaması, Evrendeki toplam madde miktarına ve homojenliğine ilişkin kesin ölçümler sağladı. Veriler, standart kozmoloji modeli tahminleri ile Büyük Patlama’nın hemen ardından meydana gelen kozmik mikrodalga arka plan (CMB) gözlemleri arasındaki tutarsızlığa ışık tutabilir. Bilim adamlarının Evrendeki maddenin heterojenlik düzeyine ilişkin tutumu hala belirsizliğini koruyor.
Hubble voltajıyla ilişkili “S8 voltajı” olarak bilinen sorun, Evrenle ilgili önemli çalışmalardan biridir. S8 parametresi, önemli uzaysal ölçeklerde madde titreşimlerinin genliğini ölçmek için kullanılır. Daha önce bazı bilim insanları bu gizemi çözmek için yeni bir fiziksel modele ihtiyaç duyulacağını öne sürmüştü. Ancak yeni eROSITA verileri daha iyimser olmamızı sağlıyor ve S8 türünün kozmoloji anlayışımızı kökten değiştirmeye gerek kalmadan açıklanabileceğini öne sürüyor.
eROSITA, galaksi kümelerinin evrimine ilişkin kesin ölçümler sunarak, Evrenin evriminin daha fazla araştırılması ve anlaşılması için yeni fırsatlar yarattı. eROSITA Kümeleri ve Kozmoloji Grubu’nun baş bilim insanı Esra Bülbül, galaksi kümelerinden ölçülen kozmolojik parametrelerin kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu gözlemleriyle tutarlı olduğunu vurguluyor. Bu da Büyük Patlama’dan sonraki ilk anlardan günümüze kadar aynı kozmolojik modelin işlediğini göstermektedir.
Soğuk karanlık madde modeli (ΛCDM) olarak bilinen standart kozmoloji modeli, Büyük Patlama’dan hemen sonra Evrenin sıcak, yoğun bir foton, elektron ve proton koleksiyonu olduğunu belirtir. Bu süre zarfında elektronlar fotonları sonsuz bir şekilde saçıyordu, bu da evrenin aslında opak olduğu anlamına geliyordu. Bu, yaklaşık 400.000 yıl sonrasına kadar devam etti; Evren, elektronların ve protonların bağlar oluşturacak ve ilk hidrojen atomlarını oluşturacak kadar yakınlaşmasına izin verecek kadar genişleyip soğudu.
Yeniden iyonlaşma çağında Evren ışığa karşı “şeffaf” hale geldi. Bu “ilk ışık” artık Evreni neredeyse mükemmel bir şekilde eşit bir şekilde dolduruyor ve CMB olarak biliniyor. Ve bu ışık, ilk yıldızlar ve galaksiler ortaya çıkmadan önce mevcut olduğundan, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu, evrenin evrimini izlemek için mükemmel bir araçtır.
Evren geliştikçe, ilk atomlar bir araya gelerek ilk gaz bulutlarını oluşturdular, ardından galaksiler halinde toplanan ilk yıldızlar, ilk galaksi kümelerini oluşturdular ve sonunda bilinen Evrendeki en büyük yapılardan bazılarının oluşumuna yol açtılar.
Rus-Alman Spektrum-Roentgen-Gama (SRG) uzay aracındaki birincil cihaz olan eROSITA tarafından bu kümelerin gözlemleri, kozmik mikrodalga ile tutarlı olarak görünür madde ve karanlık maddenin Evrenin toplam enerji yoğunluğunun %29’unu oluşturduğunu göstermektedir. ölçüm arka planı.
eROSITA, galaksi kümelerini gözlemlerken aynı zamanda S8 parametresini kullanarak maddenin heterojenliğini de ölçebildi. Her ne kadar önceki kozmik mikrodalga arka plan deneyleri, standart modelin öngördüğünden daha yüksek bir S8 değeri ortaya koymuş olsa da, eROSITA’nın bu kozmik “fosil” arka planına ilişkin gözlemleri, bu teorik tahminlerle daha tutarlıdır.
Böylece, standart kozmoloji modelini destekleyen yeni kanıtlar, bu modelin Büyük Patlama’dan bu yana ve Evrenin varlığı boyunca korunduğunu göstermektedir.
eROSITA’nın galaksi kümelerine ilişkin gözlemleri, bilim adamlarının, tespit edilmeleri neredeyse imkansız olacak kadar düşük kütle ve yüke sahip olan nötrinolar hakkında daha fazla bilgi edinmelerine de yardımcı oldu. Aslında her saniye 100 trilyonu fark edilmeden vücudumuzun içinden geçiyor.
Nötrinoların kütlesi onların ışık hızına yaklaşan hızlarda hareket etmelerine olanak tanıyor, bu yüzden gökbilimciler onları “sıcak” olarak adlandırıyor. Burada sıcaklık, parçacıkların ne kadar hızlı hareket ettiğinin bir ölçüsüdür. Bu, nötrinoların evrendeki madde dağılımını düzeltebileceği anlamına gelir ve bu, bilinen en büyük kozmik yapıların evrimi incelenerek ölçülebilir.
Galaksi kümelerinin eROSITA ölçümlerini CMB gözlemleriyle birleştirmek, toplam nötrino kütlesinin en doğru ölçümlerini üretti.
Ancak eROSITA’nın Evren hakkında sağladığı bilgiler burada bitmiyor. Bu cihazdan elde edilen veriler aynı zamanda genel göreliliğin öngördüğü şekilde Evrendeki en büyük yapıların büyüme oranını da ortaya çıkarabilmelidir. eROSITA tarafından incelenen optik olarak tanımlanmış 12.247 gökada kümesinin ilk analizi, daha yakın kozmolojik zamanlarda bu kümelerin büyüme hızının genel görelilik tarafından tahmin edilenden daha yavaş olduğunu göstermektedir.
“Yeni bir keşfin eşiğinde olabiliriz. Eğer doğrulanırsa, eROSITA genel göreliliğin ötesinde yeni teorilerin önünü açacak” dedi çalışmanın yazarlarından biri olan Emmanuel Artis.