Yeni DESI verileri yerçekiminin evrendeki çekişine ışık tutuyor

Yerçekimi evrenimizi şekillendirdi. Çekici etkisi, erken evrende mevcut olan madde miktarındaki küçük farklılıkları, bugün gördüğümüz genişleyen galaksi şeritlerine dönüştürdü. Verileri kullanan yeni bir çalışma Karanlık Enerji Spektroskopik Alet (DESI), bu kozmik yapının son 11 milyar yılda nasıl büyüdüğünü izleyerek çok büyük ölçeklerde yerçekiminin bugüne kadarki en kesin testini sağladı.

DESI, dünya çapında 70’in üzerinde kurumdan 900’den fazla araştırmacının uluslararası bir işbirliğidir ve Enerji Bakanlığı’nın Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Laboratuvarı) tarafından yönetilmektedir.

DESI araştırmacıları yeni çalışmalarında, yerçekiminin Einstein’ın genel görelilik teorisinin öngördüğü gibi davrandığını buldu. Sonuç, evrenin önde gelen modelini doğruluyor ve genellikle karanlık enerjiye atfedilen evrenimizin hızlanan genişlemesi de dahil olmak üzere beklenmedik gözlemleri açıklamanın alternatif yolları olarak önerilen değiştirilmiş yerçekimine ilişkin olası teorileri sınırlıyor.

Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nde (CNRS) çalışan kozmolog Pauline Zarrouk, “Genel görelilik, güneş sistemleri ölçeğinde çok iyi bir şekilde test edildi, ancak aynı zamanda varsayımımızın çok daha büyük ölçeklerde işe yaradığını da test etmemiz gerekiyordu” dedi. Yeni analize öncülük eden Nükleer ve Yüksek Enerji Fiziği Laboratuvarı (LPNHE).

“Galaksilerin oluşma hızını incelemek, teorilerimizi doğrudan test etmemizi sağlıyor ve şu ana kadar genel göreliliğin kozmolojik ölçeklerde öngördüğü şeylerle aynı hizadayız.”

Çalışma aynı zamanda kütleleri henüz kesin olarak ölçülemeyen tek temel parçacık olan nötrinoların kütlesine ilişkin yeni üst sınırlar da sağladı.

Önceki nötrino deneyleri, üç nötrino tipinin kütlelerinin toplamının en az 0,059 eV/c olması gerektiğini buldu.². (Karşılaştırma için bir elektronun kütlesi yaklaşık 511.000 eV/c’dir.)².) DESI’nin sonuçları toplamın 0,071 eV/c’den az olması gerektiğini gösteriyor²nötrino kütleleri için dar bir pencere bırakıyor.

DESI işbirliği sonuçlarını paylaştı birkaç makale çevrimiçi depoya gönderildi arXiv. Karmaşık analizde yaklaşık 6 milyon galaksi ve kuasar kullanıldı ve araştırmacıların 11 milyar yıla kadar geçmişi görmesine olanak sağlandı. Sadece bir yıllık verilerle DESI, onlarca yıl süren önceki çabaları geride bırakarak, yapının büyümesine ilişkin en hassas genel ölçümü yaptı.

Bu sonuçlar, Nisan ayında evrenin bugüne kadarki en büyük 3 boyutlu haritasını oluşturan ve karanlık enerjinin zaman içinde evrimleşebileceğine dair ipuçlarını ortaya çıkaran DESI’nin ilk yıllık verilerinin genişletilmiş bir analizini sağlıyor.

Nisan sonuçları, baryon akustik salınımları (BAO) olarak bilinen galaksilerin kümelenme şeklinin belirli bir özelliğine baktı. “Tam şekilli analiz” olarak adlandırılan yeni analiz, galaksilerin ve maddenin uzayda farklı ölçeklerde nasıl dağıldığını ölçerek verilerden daha fazla bilgi elde etmek için kapsamı genişletiyor.

Çalışma aylarca süren ek çalışma ve çapraz kontroller gerektirdi. Önceki çalışmada olduğu gibi, sonucu bilim adamlarından sonuna kadar gizleyen ve bilinçsiz önyargıları azaltan bir teknik kullanıldı.

Michigan Üniversitesi profesörü ve kozmolojik verileri yorumlayan DESI grubunun eşbaşkanı Dragan Huterer, “Hem BAO sonuçlarımız hem de tam şekilli analizimiz muhteşem” dedi.

“Bu, DESI’nin kozmik yapının büyümesine ilk bakışı. Değiştirilmiş yerçekimini araştırmak ve karanlık enerji modellerindeki kısıtlamaları iyileştirmek için muazzam yeni bir yetenek gösteriyoruz. Ve bu, buzdağının sadece görünen kısmı.”

DESI, aynı anda 5.000 galaksiden gelen ışığı yakalayabilen son teknoloji ürünü bir cihazdır. DESI, ABD Ulusal Bilim Vakfı’nın Nicholas U. Mayall 4 metrelik Teleskobuna monte edilmiştir. Kitt Peak Ulusal Gözlemevi (NSF NOIRLab’ın bir programı). Deney şu anda gökyüzünü araştırdığı beş yılın dördüncüsünde ve proje sona erene kadar yaklaşık 40 milyon galaksi ve kuasar toplamayı planlıyor.

İşbirliği şu anda toplanan verilerin ilk üç yılını analiz ediyor ve 2025 baharında karanlık enerjinin güncellenmiş ölçümlerini ve evrenimizin genişleme geçmişini sunmayı bekliyor. DESI’nin genişletilmiş sonuçları, deneyin daha önce gelişen bir karanlık enerjiye yönelik tercihi ile tutarlı olup, gelecek analizin beklentisi.

Ph.D. Mark Maus, “Karanlık madde evrenin yaklaşık dörtte birini oluşturuyor ve karanlık enerji de diğer %70’ini oluşturuyor ve ikisinin de ne olduğunu gerçekten bilmiyoruz” dedi. Berkeley Lab ve UC Berkeley’de yeni analiz için teori ve doğrulama modelleme hatları üzerinde çalışan öğrenci. “Evrenin fotoğraflarını çekip bu büyük, temel soruları çözebileceğimiz fikri akıllara durgunluk veriyor.”

DESI işbirliğinin, Tohono O’odham Ulusu için özel öneme sahip bir dağ olan I’oligam Du’ag (Kitt Zirvesi) üzerinde bilimsel araştırma yürütmesine izin verilmesinden onur duyulmaktadır.