Bilim adamları ilk kez kozmik kayma ile dağınık X-ışını arka planı arasında çapraz bir korelasyon keşfettiler; bu, evrendeki baryonik maddenin dağılımını anlamaya yardımcı oluyor.
Proton ve nötronlardan oluşan baryonik madde Evrenin yalnızca %5’ini oluşturuyor ancak yıldızlar, gezegenler ve galaksiler gibi kozmolojik yapıların yaratılmasında kritik bir rol oynuyor. Ancak, dağınık gazın karmaşık etkileşimleri ve karanlık maddenin etkileri nedeniyle her iki formdaki baryonik maddenin tespit edilmesi zordur.
Dr Tassia Ferreira ve Oxford Üniversitesi’ndeki meslektaşları, PRL çalışmalarında baryonik fiziğin kozmolojik ölçümler üzerindeki etkisini araştırdılar. Bunu yapmak için iki gözlemsel kaynaktan gelen verileri birleştirmeye odaklandılar: Karanlık Enerji Araştırması Yıl 3 (DES Y3) ve ROSAT Tüm Gökyüzü Araştırması (RASS).
Daha önceki araştırmalardan geliştirilen bir hidrodinamik modeli kullanarak araştırmacılar, haloda kütle ve gazın nasıl dağıldığını simüle ettiler. Bu model soğuk karanlık maddeyi, yerçekimsel olarak bağlı gazı, püskürtülen gazı ve yıldızları hesaba katar.
Veri setlerinin çapraz korelasyonu, kütleçekimsel merceklenmenin bir sonucu olan galaksilerin kozmik kayması ile dağınık X-ışını arka planı arasında önemli bir korelasyon olduğunu ortaya çıkardı. 23σ (sigma) anlamlılığı, bu korelasyonun istatistiksel olarak oldukça anlamlı olduğunu gösterir ve iki veri seti arasında güçlü bir ilişki olduğunu gösterir.
Araştırmacılar, karanlık madde halesinin ortalama kütlesinin yaklaşık 115 trilyon güneş kütlesi olduğunu tahmin ediyor. Araştırmacılar ortalama kütleye ek olarak politropik indeksi de sınırlamayı başardılar. [величина, которая характеризует связь между температурой и плотностью газа в астрофизических объектах]karanlık madde halesindeki sıcak gazın sıcaklığı ve yoğunluğu arasındaki ilişkiyi ölçen bir cihaz. Bu endeksin tahmini değeri geçmiş çalışmalarla iyi bir uyum gösterdi. Yeni kısıtlamalar, önceki kozmik kayma ve X-ışını verilerinden daha sıkı ve daha kesindir.
Çalışma, maddenin evrendeki dağılımına ilişkin daha net bir resim sunmanın yanı sıra, karanlık madde ve karanlık enerji ile ilgili teorilerin değerlendirilmesi için de yeni bir yöntem sunuyor.
Dr. Ferreira, geliştirilen prosedürün, kozmik kayma ve dağınık X-ışını arka plan haritaları arasındaki çapraz korelasyonları kullanan daha titiz analizler için bir başlangıç noktası olduğunu belirtti. Bu, özellikle Vera Rubin Gözlemevi ve Euclid Teleskobu gibi gelecekteki zayıf mercekleme araştırmaları için geçerlidir; eROSITA gibi devam eden X-ışını misyonları, büyük ölçekli yapısal verilerin gözlemlerinden daha kesin kozmolojik kısıtlamaların elde edilmesine yardımcı olur.
Dr Ferreira, sonuçları daha da geliştirmek, özellikle de geliştirilen metodolojinin kozmolojik analizde kullanılmadan önce teorik modeli test etmek için çok sayıda fırsat görüyor.
“Ayrıca, kozmolojik ve hidrodinamik parametreler arasındaki kalan yozlaşma, Compton ve Sunyaev-Zeldovich haritaları ile çapraz korelasyon dahil edilerek, gaz yoğunluğuna ve sıcaklığa karşı ilave hassasiyetleri göz önüne alındığında aşılabilir” diye tamamladı.