Erken evrendeki kuantum dalgalanmaları, büyük gökada kümelerinin oluşumunu artırabilir mi?

Astrofizikçiler, onlarca yıldır evrendeki kozmolojik nesnelerin ve fenomenlerin oluşumunu anlamaya çalışıyorlar. Geçmişteki teorik araştırmalar, ilkel kuantum difüzyonu olarak bilinen erken evrendeki kuantum dalgalanmalarının, sözde ilkel kara deliklere yol açmış olabileceğini öne sürüyor.

yılında yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme MektuplarıNiels Bohr Enstitüsü, Universidad Autónoma de Madrid ve CNRS Université de Paris’teki araştırmacılar yakın zamanda bu dalgalanmaların “El Gordo” gibi ağır gökada kümeleri gibi daha büyük kozmolojik yapıların oluşumunu da etkileyebilme olasılığını araştırdılar. El Gordo, ilk olarak 10 yıldan uzun bir süre önce yakalanan mevcut teleskoplar kullanılarak şimdiye kadar gözlemlenen en büyük uzak gökada kümesidir.

Araştırmayı yürüten araştırmacılardan biri olan Jose María Ezquiaga, Phys.org’a “Evrende yapının nasıl oluştuğu sorusu en eski sorulardan biri olabilir, ancak 1980’lerin başından beri yeni bir boyut kazandı” dedi. . “O zamanlar bilim adamları, en küçük ve en büyük ölçekler arasındaki inanılmaz bağlantıyı fark ettiler; burada, çok erken evrendeki kuantum dalgalanmaları, evrendeki galaksilerin ve büyük ölçekli yapıların oluşumunu tohumlamak için kozmik bir şişme ile gerildi.”

Fizikçiler erken ve geç evren arasındaki bağlantılar hakkında daha fazla şey öğrenmeye başladıktan sonra, erken evrende karadeliklerin oluşabileceği fikri ortaya çıkmaya başladı. 2015 yılında, yerçekimi dalgaları yoluyla kara delik birleşmelerinin ilk gözlemleri, bu alana olan ilgiyi tazeledi ve kara deliklerin ilkel kökenine odaklanan yeni teorik çalışmaları ateşledi.

Ezquiaga, “Juan, Vincent ve ben erken evrende ilkel kara deliklerin oluşumunu araştırıyorduk” dedi. “Önemli katkımız, kuantum dalgalanmalarının kozmik şişmenin dinamiklerine hükmettiği zaman, bunun Gauss olmayan, ağır üstel kuyruklara sahip bir yoğunluk dalgalanmaları spektrumuna yol açtığını fark etmekti. Diğer bir deyişle, kuantum difüzyonu, büyük dalgalanmalar üretmeyi kolaylaştırır. bu, ilkel bir kara deliğe çöker.”

Ezquiaga ve meslektaşları Vincent Vennin ve Juan Garcia-Bellido, erken evrendeki ilkel karadelikleri inceledikten sonra, oluşumlarının temelini oluşturan aynı mekanizmanın, yani ilkel pertürbasyonların dağılımındaki gelişmiş Gauss olmayan kuyruğun da yol açıp açamayacağını merak etmeye başladılar. diğer çok büyük kozmolojik yapıların oluşumu. Son çalışmalarında, bu mekanizmanın daha sonra galaksilere ve galaksi gruplarına ev sahipliği yapacak olan karanlık madde haleleri gibi daha büyük nesnelerin çöküşünü etkileme olasılığını özellikle araştırdılar.

Ezquiaga, “Evren tarihinin başlarında daha büyük nesnelerin oluşumu, gözlemler ile standart kozmolojik modelimiz arasındaki bazı gerilimleri hafifletmeye yardımcı olabilir” dedi. “Örneğin, standart varsayımlar altında, El Gordo gibi devasa kümeler aykırı gibi görünebilirken, kuantum difüzyonu onları doğal kılıyor.”

Ezquiaga ve meslektaşları, son çalışmalarının bir parçası olarak, yoğun üstel kuyrukların varlığında kırmızıya kaymanın bir fonksiyonu olarak hale kütle fonksiyonunu ve küme bolluğunu hesapladılar. Bu, kuantum difüzyonunun karanlık madde halelerini tüketerek büyük gökada kümelerinin sayısını artırıp artıramayacağını belirlemelerini sağladı.

Ezquiaga, “Yerçekimi her zaman çekici olduğu için, aşırı yoğunluklar çevreleri için kütle çekeceğinden ve yoğunluklar daha boş hale geleceğinden homojensizlikler yalnızca artacaktır.” “Soru, erken evrendeki homojensizliklerin, evrende gözlenen yapıları açıklamak için gerekli yerçekimi çökmesine yol açacak kadar büyük ve sık olup olmadığıdır. Tedirginliklerin ilk dağılımı göz önüne alındığında, kişinin yalnızca ‘oynat’a basması ve sistemin gelişmesine izin vermesi yeterlidir. yerçekimi olarak, bizim durumumuzda, bir önceki anlayış Kuantum difüzyonu dahil edildiğinde ilk pertürbasyonların dağılımı, bu nedenle bu çalışmadaki işimiz, bu spektrumu uygun bir şekilde parametrize etmek ve kırmızıya kaymanın bir fonksiyonu olarak büyük kümelerin sayısı için sonuçları analiz etmekti.”

Araştırmacıların makalesi, erken evrendeki kuantum dalgalanmalarının yalnızca ortalama büyüklükteki galaksilerin ve ilkel kara deliklerin oluşumunun değil, aynı zamanda büyüleyici “El Gordo” ve Pandora kümeleri gibi büyük gökada kümelerinin oluşumunun da altında olabileceğini öne sürüyor. Bu, galaksi kümelerinin mevcut gözlemlerinin, standart modele yeni fizik dahil etmeye gerek kalmadan mevcut teoriler kullanılarak açıklanabileceği anlamına gelir.

Ezquiaga, “Çalışmamızın diğer çok heyecan verici sonucu, yakın gelecekte test edilebilecek benzersiz imzaları tahmin etmesidir.” Dedi. “Özellikle, kuantum difüzyonunun yalnızca ağır kümelerin erken oluşmasını kolaylaştırmakla kalmayıp, aynı zamanda altyapı miktarının beklenenden daha düşük olması gerektiğini de gösteriyoruz.”

Devasa kozmolojik yapıların eşzamanlı gelişimi ve alt yapıların (yani halelerin) tükenmesi, diğer teorik modeller tarafından tahmin edilmiyor. Bununla birlikte, büyük gökada kümelerinin oluşumuna ilişkin bu potansiyel teorik açıklama, son kozmolojik gözlemlerle uyumlu görünmektedir ve ayrıca standart modelin diğer eksikliklerini potansiyel olarak çözebilir.

Ezquiaga ve meslektaşları bir sonraki çalışmalarında evrendeki yapıların ve bunların oluşumunun daha eksiksiz bir resmini çizmek istiyorlar. Bu, nihayetinde kuantum difüzyonunun tahminlerini tam olarak araştırmaya da yardımcı olabilir.

Ezquiaga, “Bizim için sıradaki, bu modelin tahminlerini gözlemlere karşı tamamen test etmektir.” “Neyse ki, kullanabileceğimiz pek çok yeni gözlem var. Özellikle, James Webb Uzay Teleskobu’nun en son gözlemleri, yüksek kırmızıya kaymada çok daha büyük kütleli gökadalar olduğunu gösteriyor gibi görünüyor, bazı şeyler doğal olarak bizim tahminlerimizle aynı hizaya geliyor, ama bekliyoruz.” gökbilimcilerin sistematiklerini tam olarak anlamaları ve bu ‘beklenmedik’ popülasyonu doğrulamaları için. Bizim için ilginç olabilecek diğer gözlemler, Karanlık Enerji Araştırması gibi galaksi araştırmaları ile cüce galaksilerin sayımları ve güçlü merceklemeden kaynaklanan subhalolar üzerindeki kısıtlamalardır.”

© 2023 Bilim X Ağı