Gökbilimciler, daha yoğun ortamlardaki galaksilerin, daha az yoğun bölgelerdeki galaksilerden %25’e kadar daha büyük olduğunu buldular

Yale süper bilgisayarını kullanan bir gökbilimciler ekibi, evrenin daha yoğun bölgelerindeki galaksilerin, evrenin daha az yoğun bölgelerindeki galaksilere kıyasla %25’e kadar daha büyük olduğunu ilk kez belirledi.

Araştırmacıların daha önce 8 milyon galaksinin şekil ve boyutlarını içeren büyük bir katalog geliştirmesiyle ortaya çıkan bulgu, bir galaksinin yapısı ile içinde bulunduğu ortam arasındaki bağlantıya kapsamlı bir bakış sunuyor.

Araştırmacılar, keşfin aynı zamanda gelecek nesil astronomik araştırmalardan elde edilen büyük veri kümelerinin analizinde kullanışlı bir araç sağlayabileceğini söylüyor.

“Bu, bu konu üzerinde onlarca yıldır çelişkili sonuçların çözülmesinde önemli bir adımdır,” diyor eski Yale doktora öğrencisi ve şu anda Washington Üniversitesi’nde LSST-DA Catalyst doktora sonrası araştırmacısı ve bir makalenin baş yazarı olan Aritra Ghosh. yeni çalışma içinde Astrofizik DergisiGhosh aynı zamanda Yale’de konuk araştırma görevlisidir.

Yeni bulgular, araştırma ekibinin büyük hacimli astronomik görüntüleme verilerini hızla işlemek için özel olarak geliştirdiği bir makine öğrenme aracı olan Galaxy Morphology Posterior Estimation Network (GaMPEN) sayesinde mümkün oldu. GaMPEN ayrıca tahmin ettiği galaksilerin yapısal parametreleri için belirsizlikleri de tahmin ediyor. Araştırmacılar, bu konuda şu anda astronomlar tarafından kullanılan son teknoloji alternatiflerden yaklaşık %60 daha doğru olduğunu söyledi.

GaMPEN, tek bir galaksinin yapısını bir milisaniyeden kısa sürede belirleyebiliyor.

Araştırmacılar, aracı kullanarak, Hawaii’deki Subaru Teleskobu tarafından alınan gökyüzünün 1.400 kare derecelik bir alanını kapsayan Hyper Suprime-Cam Subaru Stratejik Programı’nda bulunan 8 milyon galaksinin şekil ve boyutlarından oluşan bir katalog oluşturdular. Bu çalışma, bir çalışma Astrofizik Dergisi 2023 yılında.

“Makine öğrenimi modellerimizin ve kataloglarımızın tamamını kamuoyuna açıklıyoruz,” dedi Ghosh. “Bu inanılmaz derecede değerli bir varlıktır, çünkü galaksilerin yapısının, yıldızların oluşma hızı, süper kütleli kara deliklerin varlığı ve aktivitesi ve bir galaksinin ortamı gibi bir galaksinin ve çevresinin çok çeşitli fiziksel özellikleriyle karmaşık bir şekilde bağlantılı olduğu bulunmuştur.”

“Makine öğrenmesi yaklaşımımız günümüzün devasa araştırmalarına ideal olarak uygundur ve ilk makalemiz, 8 milyon galaksinin analizinden bahsetmeye gerek yok, niceliksel ölçümler ve belirsizlikler sağlaması bakımından benzersizdi,” diye ekledi Yale Sanat ve Bilim Fakültesi’nde İsrail Munson Fizik ve Astronomi Profesörü ve her iki çalışmanın da ortak yazarı olan Meg Urry. Yale Astronomi ve Astrofizik Merkezi müdürü olan Urry, Ghosh’un doktora danışmanıydı.

Ekibin yeni araştırması, galaksilerin nasıl oluştuğu ve evrimleştiğine dair karmaşık ve temel soruları yanıtlamaya başlamak için GaMPEN’i kullanıyor.

3 milyon Hyper Suprime-Cam galaksisinin bir alt kümesine odaklanan araştırma, evrenin daha yoğun bölgelerindeki galaksilerin, daha az yoğun bölgelerdeki benzer kütle ve şekle sahip galaksilerden yüzde 25’e kadar daha büyük olduğunu buldu.

“Bunu yapabiliyoruz çünkü örneğimiz önceki tüm çalışmalardan 100 ila 10.000 kat daha büyük ve önceki çalışmaların dahil edebildiğinden çok daha sönük galaksileri içeriyor,” dedi Ghosh. “Mevcut teorik çerçevelerin gözlemlenen korelasyonların bazılarını açıklayabildiğini gösteriyoruz, ancak tüm sonuçlarımızı açıklayabilecek tek, birleşik bir çerçeve yok.”

Araştırmacılar, bulguların önemli olduğunu, çünkü galaksilerin yapısının baryonik maddenin (protonlar, nötronlar ve diğer görünür maddeler) dağılımını gösterdiğini, galaksilerin çevresel yoğunluğunun ise galaksilerin içinde yaşadığı karanlık madde halelerinin dağılımından etkilendiğini söyledi.

Urry, “Galaksiler zamanla evrimleşir ve özellikleri kütleye, boyuta ve diğer değişkenlere bağlıdır,” dedi. “Bu değişkenlere göre parçalanmış çok büyük örnekleri analiz ederek, çevresel yoğunlukla birlikte galaksi boyutundaki artışı tespit edebildik; bu, daha küçük çalışmalarda net olmayan bir şeydi.”

Araştırmacılar, “Grace”in de önemli miktarda fayda sağladığını söylediler. Yani, Yale Bilgisayar Araştırmaları Merkezi tarafından işletilen ve adını ABD Donanması’nda öncü bir Yale bilgisayar bilimcisi ve tümamiral olan merhum Grace Murray Hopper’dan alan, ağa bağlı Yale bilgisayar kümelerinden oluşuyor.

Ghosh, “Bu çalışma tamamen Grace’in katkılarıyla gerçekleştirildi ve onsuz bu mümkün olmazdı” dedi.