Rubin Gözlemevi, karanlık maddenin yıldız akışlarındaki hayalet kesintilerini ortaya çıkaracak

Samanyolu’nun etrafındaki parlak yıldız iplikleri, evrenle ilgili en büyük sorularımızdan birine yanıt verebilir: Karanlık madde nedir? Vera C. Rubin Gözlemevi’nin yakında çıkacak olan Eski Uzay ve Zaman Araştırması, astronomi ve astrofizik için şimdiye kadar yapılmış en büyük kameraya monte edilen altı farklı renk filtresiyle alınan görüntülerle, Samanyolu çevresinde daha önce hiç görülmemiş yıldız akışlarını ve bunların açıklayıcı etkilerini ortaya çıkaracak. karanlık maddeyle olan etkileşimleri.

Güneş ışığında parıldayan nehirler kadar büyüleyici olan yıldız akışları, ana galaksimiz Samanyolu’nun içinde ve çevresinde ışıltılı yaylar çiziyor. Yıldız akıntıları, başlangıçta küresel kümeler veya cüce galaksiler halinde bağlı olan, ancak galaksimizle olan çekimsel etkileşimler nedeniyle bozulan ve uzun, takip eden çizgiler halinde çekilen yıldızlardan oluşur.

Yıldızların bu ince izleri çoğu zaman rahatsızlık belirtileri gösteriyor ve bilim insanları çoğu durumda suçlunun karanlık madde olduğundan şüpheleniyor. Vera C. Rubin Gözlemevi yakında yıldız akışlarını, karanlık maddeyi ve bunların karmaşık etkileşimlerini aydınlatacak zengin miktarda veri sağlayacak.

Karanlık madde evrenin %27’sini oluşturuyor ancak doğrudan gözlemlenemiyor ve bilim insanları şu anda onun tam olarak ne olduğunu bilmiyor. Daha fazlasını öğrenmek için, onun doğasını araştırmak amacıyla çeşitli dolaylı yöntemler kullanırlar. Zayıf yerçekimsel mercekleme gibi bazı yöntemler, karanlık maddenin evrendeki büyük ölçeklerdeki dağılımını haritalandırıyor. Yıldız akışlarını gözlemlemek, bilim adamlarının karanlık maddenin farklı bir yönünü araştırmasına olanak tanır çünkü karanlık maddenin çekimsel etkilerinin parmak izlerini küçük ölçeklerde sergilerler.

Şili’de bulunan Vera C. Rubin Gözlemevi, dünyanın en büyük dijital kamerasıyla donatılmış 8,4 metrelik bir teleskopu kullanarak, 2025’in sonlarından itibaren tüm güney yarımküre gökyüzünün 10 yıllık bir araştırmasını gerçekleştirecek. Ortaya çıkan veriler, görüntülerle birlikte sunulacak. Altı farklı renk filtresinden geçirilen bu görüntü, bilim adamlarının Samanyolu’nun içindeki ve ötesindeki yıldız akışlarını izole etmesini ve bunları karanlık madde bozulması belirtileri açısından incelemesini her zamankinden daha kolay hale getirecek.

Carnegie Mellon Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı ve Rubin Gözlemevi/LSST Karanlık Enerji Bilimi İşbirliği’ndeki Karanlık Madde Çalışma Grubu’nun eş-toplayıcılarından Nora Shipp, “Karanlık madde hakkında bilgi edinmek için yıldız akışlarını kullanma konusunda gerçekten heyecanlıyım” dedi. “Rubin Gözlemevi ile yıldız akışlarını kullanarak karanlık maddenin galaksimizde en büyük ölçeklerden çok küçük ölçeklere kadar nasıl dağıldığını anlayabileceğiz.”

Rubin Gözlemevi, bilimsel faaliyetlerine 2025’in sonlarında başlayacak. Rubin Gözlemevi, Rubin’i SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ile birlikte ortaklaşa işletecek olan NSF NOIRLab’ın bir Programıdır.

Kanıtlar, Samanyolu’nu çevreleyen, daha küçük karanlık madde yığınlarından oluşan küresel bir karanlık madde halesinin olduğunu gösteriyor. Bu kümeler diğer yapılarla etkileşime girerek yerçekimsel dinamiklerini bozuyor ve gözlenen görünümlerini değiştiriyor. Yıldız akışları söz konusu olduğunda, karanlık madde etkileşimlerinin sonuçları, yıldız izlerinde kıvrımlar veya boşluklar olarak görünür.

Rubin Gözlemevi’nin inanılmaz derecede ayrıntılı görüntüleri, bilim adamlarının yıldız akışlarındaki çok ince düzensizlikleri tespit edip incelemesine ve böylece bunlara neden olan düşük kütleli karanlık madde kümelerinin özelliklerini çıkarmasına, hatta bu kümelerin ne tür parçacıklardan oluştuğunu daraltmasına olanak tanıyacak. .

Shipp, “Yıldız akışlarını gözlemleyerek, Samanyolu’nun karanlık madde kümelerinin her zamankinden daha düşük kütlelere kadar dolaylı ölçümlerini alabileceğiz, bu da bize karanlık maddenin parçacık özellikleri üzerinde gerçekten iyi kısıtlamalar sağlayacağız” dedi.

Samanyolu’nun dış bölgelerindeki yıldız akışları, karanlık maddenin etkilerini gözlemlemek için özellikle iyi adaylardır çünkü Samanyolu’nun diğer kısımlarıyla etkileşimlerden etkilenme olasılıkları daha düşüktür, bu da resmin kafasını karıştırabilir. Rubin Gözlemevi, şu anda görebildiğimizden yaklaşık beş kat daha uzaktaki yıldız akışlarını tespit edebilecek ve bilim adamlarının Samanyolu’nun dış bölgelerinde tamamen yeni bir yıldız akışı popülasyonunu keşfetmesine ve gözlemlemesine olanak tanıyacak.

Yıldız akıntılarını Samanyolu’nun diğer birçok yıldızından ayırmak zordur. Bilim insanları, yıldız akışlarını izole etmek için, küresel kümeler veya cüce galaksiler halinde birbirine ait olma ihtimalini gösteren belirli özelliklere sahip yıldızları araştırıyor. Daha sonra bu yıldızların hareketini veya diğer özelliklerini analiz ederek bir akış halinde bağlı olanları tespit ediyorlar.

Ph.D. Jaclyn Jensen, “Yıldız akıntıları, yıldızları sistemin yörüngesinin yolunu izleyen ve ortak bir geçmişe sahip olan inci dizileri gibidir” dedi. Yıldız akışlarının öncüleri ve Samanyolu’nun oluşumundaki rolleri hakkındaki araştırması için Rubin/LSST verilerini kullanmayı planlayan Victoria Üniversitesi’nden aday.

“Bu yıldızların özelliklerini kullanarak, kökenleri ve akıntının ne tür etkileşimler yaşamış olabileceği hakkında bilgi sahibi olabiliyoruz. Yakınlarda dağınık halde birkaç inci bulunan bir inci kolye bulursak, bir şeyin gelip onu kırmış olabileceği sonucunu çıkarabiliriz. sicim.”

Rubin Gözlemevi’nin 3200 megapiksel LSST Kamerası, özellikle Shipp ve Jensen gibi yıldız akışı bilim adamları için bir ultraviyole filtresi olan altı renk filtresiyle donatılmıştır. Rubin’in ultraviyole filtresi, bilim adamlarının ince farkları ayırt etmelerine ve bir akıştaki yıldızları Samanyolu’ndaki benzer yıldızlardan ayırmalarına olanak tanıyacak, ışık spektrumunun mavi-morötesi ucu hakkında kritik bilgiler sağlayacak.

Genel olarak Rubin, bilim adamlarına altı filtrenin tamamından alınan binlerce derin görüntü sağlayacak ve onlara yıldız akışlarının her zamankinden daha net bir görüntüsünü sunacak.

Rubin’in sağlayacağı veri çığı aynı zamanda yıldız akışlarını izole etmek için yeni araçlara ve yöntemlere de ilham verecek. Shipp’in belirttiği gibi, “Şu anda potansiyel akışları tek tek tespit etmek emek yoğun bir süreç; Rubin’in büyük miktardaki verileri, akışları tanımlamanın yeni, daha otomatikleştirilmiş yollarını düşünmek için heyecan verici bir fırsat sunuyor.”