Kozmolojik veriler evrenin ‘daha karmaşık ve daha karmaşık’ hale geldiğini gösteriyor

Kozmik tarih boyunca güçlü kuvvetler madde üzerinde etkili olmuş ve evreni giderek daha karmaşık hale gelen bir yapılar ağına dönüştürmüştür. Pensilvanya Üniversitesi’nden Joshua Kim ve Mathew Madhavacheril ile Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndaki işbirlikçileri tarafından yürütülen yeni araştırma, evrenimizin var olduğu yaklaşık 13,8 milyar yıl boyunca “daha karmaşık ve daha karmaşık” hale geldiğini, daha doğrusu dağılımının arttığını öne sürüyor. yıllar geçtikçe maddenin kütlesi beklenenden daha az “topaklanmış” hale geliyor.

Madhavacheril şöyle diyor: “Çalışmamız, birbirini tamamlayan ancak çok farklı araştırmalardan elde edilen iki tür veri kümesini çapraz ilişkilendirdi ve bulduğumuz şey, çoğunlukla yapı oluşumu öyküsünün, Einstein’ın yerçekiminden elde edilen tahminlerle oldukça tutarlı olduğuydu.” Yaklaşık dört milyar yıl önce, son dönemlerde beklenen topaklanma miktarında küçük bir tutarsızlık olduğuna dair bir ipucu gördük, bunun takip edilmesi ilginç olabilir.”

Dergide yayımlanan veriler Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği Dergisi ve ön baskı sunucusu arXivAtacama Kozmoloji Teleskobu’nun (ACT) nihai veri sürümünden (DR6) ve Karanlık Enerji Spektroskopik Aracının (DESI) 1. Yılından alınmıştır.

Madhavacheril, bu verileri eşleştirmenin, ekibin kozmik zamanı, antik kozmik fotoğrafların şeffaflıklarını güncel fotoğrafların üzerine istiflemeye benzer şekilde katmanlandırmasına olanak tanıdığını ve kozmosun çok boyutlu bir perspektifini sağladığını söylüyor.

Makalenin ilk yazarı, Madhavacheril Grubu’ndan lisansüstü araştırmacı Joshua Kim, “Gökyüzünün yaklaşık %23’ünü kaplayan ACT, Büyük Patlama’dan beri yol alan uzak, soluk bir ışığı kullanarak evrenin emekleme döneminin bir resmini çiziyor” diyor .

“Resmi olarak bu ışığa Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) adı veriliyor, ancak bazen ona evrenin bebeklik resmi diyoruz çünkü bu onun yaklaşık 380.000 yıllık bir anlık görüntüsü.”

Kim, bu kadim ışığın evrim süreci boyunca veya evren yaşlandıkça izlediği yolun düz bir yol olmadığını açıklıyor. Evrendeki galaksi kümeleri gibi büyük, yoğun, ağır yapılardan gelen yerçekimi kuvvetleri, bir görüntünün bir çift gözlükten geçerken nasıl bozulduğu gibi, CMB’yi çarpıtıyor.

İlk kez 100 yıldan fazla bir süre önce Einstein tarafından tahmin edilen bu “yerçekimi merceklenme etkisi”, kozmologların madde dağılımı ve yaş gibi özellikleri hakkında nasıl çıkarımlar yaptığını gösteriyor.

Öte yandan DESI’nin verileri kozmosun daha güncel bir kaydını sunuyor. Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nde bulunan ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından işletilen DESI, milyonlarca galaksinin, özellikle de parlak kırmızı galaksilerin (LRG’ler) dağılımını inceleyerek evrenin üç boyutlu yapısını haritalandırıyor. Bu galaksiler kozmik işaretler görevi görerek bilim adamlarının maddenin milyarlarca yıl boyunca nasıl yayıldığını izlemelerini mümkün kılıyor.

Kim, verileri evrenin lise yıllığı fotoğrafına benzeterek, “DESI’nin LRG’leri, bize galaksilerin değişen mesafelerde nasıl dağıldığını gösteren, evrenin daha yeni bir resmi gibidir” diyor. “Bu, CMB haritasından galaksilerin bugün bulunduğu yere kadar yapıların nasıl geliştiğini görmenin güçlü bir yolu.”

Ekip, ACT’nin CMB verilerinden elde edilen mercekleme haritalarını DESI’nin LRG’leriyle birleştirerek, eski ve yakın kozmik tarih arasında benzeri görülmemiş bir örtüşme yaratarak, evrenin erken ve geç dönem ölçümlerini doğrudan karşılaştırmalarına olanak sağladı.

Madhavacheril şöyle diyor: “Bu süreç kozmik CT taramasına benziyor, burada kozmik tarihin farklı dilimlerine bakabiliyoruz ve maddenin farklı çağlarda nasıl bir araya toplandığını takip edebiliyoruz. Bu bize maddenin kütleçekimsel etkisinin zaman içinde nasıl değiştiğine dair doğrudan bir bakış sağlıyor.” milyarlarca yıl.”

Bunu yaparken küçük bir tutarsızlık fark ettiler: Daha sonraki dönemlerde beklenen topaklanma veya yoğunluk dalgalanmaları, tahminlerle pek eşleşmedi.

Sigma 8 (σ₈Kim, madde yoğunluğu dalgalanmalarının genliğini ölçen bir ölçütün önemli bir faktör olduğunu ve σ’nun daha düşük değerlerinin olduğunu söylüyor.₈ beklenenden daha az kümelenmeye işaret ediyor; bu, kozmik yapıların erken dönem evren modellerinden elde edilen tahminlere göre gelişmediği anlamına gelebilir ve evrenin yapısal büyümesinin, mevcut modellerin tam olarak açıklayamadığı şekillerde yavaşlamış olabileceğini öne sürüyor.

Beklentilerle olan bu hafif anlaşmazlık, diye açıklıyor, “kesin olarak yeni fizik önerecek kadar güçlü değil; bu sapmanın tamamen şans eseri olması hâlâ mümkün.”

Eğer sapma gerçekten de şans eseri değilse, yapıların kozmik zaman içinde nasıl oluştuğunu ve geliştiğini belirleyen, açıklanmayan bir fizik işin içinde olabilir. Bir hipoteze göre, evrenin hızlanan genişlemesini yönlendirdiği düşünülen gizemli güç olan karanlık enerji, kozmik yapı oluşumunu daha önce anlaşıldığından daha fazla etkiliyor olabilir.

Ekip, ilerleyen süreçte, bu ölçümleri daha yüksek hassasiyetle hassaslaştıracak ve kozmik yapıların daha net bir şekilde görülebilmesini sağlayacak olan Simons Gözlemevi gibi daha güçlü teleskoplarla çalışacak.