Bilim adamları, ata galaksi şehirlerinin yaşam döngüsünü inceleyen “zaman makinesi” simülasyonları yaratıyor.
Astrofizikteki birçok süreç çok uzun zaman alır, bu da onların evrimini incelemeyi zorlaştırır. Örneğin, güneşimiz gibi bir yıldızın ömrü yaklaşık 10 milyar yıldır ve galaksiler milyarlarca yıl boyunca evrim geçiriyor.
Astrofizikçilerin bununla başa çıkma yollarından biri, onları evrimin farklı aşamalarında karşılaştırmak için çeşitli farklı nesnelere bakmaktır. Işığın teleskoplarımıza ulaşması için geçen sürenin uzunluğu nedeniyle, zamanda geriye doğru bakmak için uzaktaki nesnelere de bakabilirler. Örneğin, 10 milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir cisme bakıyorsak, onu 10 milyar yıl önceki haliyle görüyoruz.
Şimdi, araştırmacılar, 11 milyar yıl önce uzak evrende gözlemlenen en büyük gökada koleksiyonlarından bazılarının tüm yaşam döngüsünü doğrudan yeniden yaratan simülasyonlar yarattılar, 2 Haziran 2022’de dergide yayınlanan yeni bir çalışma bildiriyor. Doğa Astronomi.
Kozmolojik simülasyonlar, evrenin bugünkü şekline nasıl dönüştüğünü incelemek için çok önemlidir, ancak çoğu, astronomların teleskoplarla gözlemledikleriyle tipik olarak eşleşmez. Çoğu, gerçek evrenle yalnızca istatistiksel anlamda eşleşecek şekilde tasarlanmıştır. Kısıtlı kozmolojik simülasyonlar ise evrende gerçekten gözlemlediğimiz yapıları doğrudan yeniden üretmek için tasarlanmıştır. Bununla birlikte, bu türden mevcut simülasyonların çoğu, Dünya’ya yakın anlamına gelen yerel evrenimize uygulandı, ancak asla uzak evren gözlemleri için uygulanmadı.
Kavli Evrenin Fizik ve Matematiği Enstitüsü Proje Araştırmacısı ve ilk yazar Metin Ata ve Proje Yardımcı Doçent Khee-Gan Lee liderliğindeki bir araştırma ekibi, günümüzün ataları olan devasa gökada önkümeleri gibi uzak yapılarla ilgilendi. galaksi kümeleri, kendi yerçekimleri altında kümelenmeden önce. Uzak protokol kümeleriyle ilgili mevcut çalışmaların bazen aşırı basitleştirildiğini, yani simülasyonlarla değil basit modellerle yapıldığını buldular.
Simülasyondan alınan ekran görüntüleri (üstte), 11 milyar yıllık bir ışık yolculuğu süresinde (Evrenin sadece 2,76 milyar yaşında veya şu anki yaşının %20’si olduğu zaman) gözlemlenen galaksi dağılımına karşılık gelen maddenin dağılımını gösterir ve (altta) Maddenin aynı bölgede 11 milyar ışıkyılı sonra veya günümüze tekabül eden dağılımı. Kredi: Ata ve ark.
Ata, “Yapıların nasıl başladığını ve nasıl bittiğini görmek için gerçek uzak evrenin tam bir simülasyonunu geliştirmeyi denemek istedik” dedi.
Sonuçları COSTCO (COsmos Alanının Kısıtlı Simülasyonları) oldu.
Lee, simülasyonu geliştirmenin bir zaman makinesi yapmaya çok benzediğini söyledi. Uzak evrenden gelen ışık şu anda yalnızca Dünya’ya ulaştığı için, teleskopların bugün gözlemlediği galaksiler geçmişin bir anlık görüntüsüdür.
“Dedenizin eski bir siyah beyaz resmini bulup hayatının bir videosunu oluşturmak gibi” dedi.
Bu anlamda, araştırmacılar evrendeki “genç” büyükanne ve büyükbaba gökadalarının anlık görüntülerini aldılar ve ardından gökada kümelerinin nasıl oluşacağını incelemek için yaşlarını hızla ileri aldılar.
Araştırmacıların kullandığı galaksilerden gelen ışık, bize ulaşmak için 11 milyar ışıkyılı mesafe kat etti.
En zorlayıcı olan, büyük ölçekli çevreyi hesaba katmaktı.
“Bu, ister izole edilmiş olsunlar ister daha büyük bir yapıyla ilişkili olsun, bu yapıların kaderi için çok önemli bir şey. Çevreyi hesaba katmazsanız, tamamen farklı cevaplar alırsınız. Büyük ölçekli ortamı tutarlı bir şekilde hesaba katabildik, çünkü tam bir simülasyonumuz var ve bu yüzden tahminimiz daha istikrarlı” dedi Ata.
Araştırmacıların bu simülasyonları yaratmasının bir diğer önemli nedeni, evrenin fiziğini tanımlamak için kullanılan standart kozmoloji modelini test etmekti. Araştırmacılar, belirli bir uzaydaki yapıların nihai kütlesini ve nihai dağılımını tahmin ederek, mevcut evren anlayışımızda daha önce tespit edilmemiş tutarsızlıkları ortaya çıkarabilirler.
Araştırmacılar simülasyonlarını kullanarak, halihazırda yayınlanmış üç gökada önkümesinin kanıtını bulabildiler ve bir yapıyı beğenmediler. Bunun da ötesinde, simülasyonlarında tutarlı bir şekilde oluşan beş yapı daha tanımlayabildiler. Buna, bugün bilinen en büyük ve en eski ilk üstküme olan ve bizim kütlemizin 5000 katı olan Hyperion ön-üstkümesi dahildir. Samanyolu Araştırmacıların 300 milyon ışıkyılı büyüklüğünde bir filamente çökeceğini öğrendiği galaksi.
Çalışmaları, galaksilerin kozmolojik çevresini ve uzak kuasarların soğurma çizgilerini incelemek de dahil olmak üzere diğer projelere uygulanıyor.
Çalışmalarının detayları yayınlandı Doğa Astronomi 2 Haziran’da
Referans: Metin Ata, Khee-Gan Lee, Claudio Dalla Vecchia, Francisco-Shu Kitaura, Olga Cucciati, Brian C. Lemaux, Daichi Kashino ve Thomas Müller, 2 tarafından “11 Gyr üzerindeki COSMOS galaksi protokol kümelerinin kısıtlı simülasyonlarla tahmin edilen gelecek kaderi”, 2 Haziran 2022, Doğa Astronomi.
DOI: 10.1038/s41550-022-01693-0
