Kozmik mikrodalga arka planı ile ilk galaksiler arasındaki boşluğu dolduruyor

Kozmolojideki kutsal kaselerden biri, kozmik tarihin en eski dönemlerine bir bakış. Ne yazık ki, evrenin ilk birkaç yüz bin yılı geçilemez bir sisle örtülüyor. Şimdiye kadar, hiç kimse onu Big Patch’a geçemedi. Anlaşıldığı üzere, gökbilimciler Şili’deki Atacama Kozmoloji Teleskopu’ndan (ACT) verileri kullanarak bu kozmik sisde parçalanıyorlar.

ACT Ölçülen Işık Big Bang’den yaklaşık 380.000 yıl sonra bebek evreninde yayıldı. Konsorsiyum direktörü Suzanne Staggs’a göre, bu ölçüm pencereyi ilk kozmik yapıların bir araya gelmeye başladığı bir zamana açtı. “En eski yıldızları ve galaksileri yapmak için ilk adımları görüyoruz” dedi. “Ve sadece ışık ve karanlık görmüyoruz, ışığın yüksek çözünürlükte polarizasyonunu görüyoruz. Bu, Planck ve diğer diğer teleskoplardan ayırt edici eylemi tanımlayıcı bir faktör.”

ACT’den daha net veriler ve görüntüler, bilim adamlarının ilk galaksilerin ne zaman ve nerede oluşmaya başladığını anlamalarına yardımcı oluyor. ACT verileri doğrulanırsa, evrenin en eski bebek resmini temsil ederler, bilim adamlarına galaksilerin tohumlarının büyük patlamadan sadece birkaç yüz bin yıl sonra nasıl göründüğünü gösterirler.

ACT nasıl kozmik bir bebek resmi sağladı

Stagg ve ACT işbirliğindeki diğerleri, çok genç evrendeki gazların yoğunluğunda ve hızında çok ince farklılıklara odaklandı. Yasa Müdür Yardımcısı Mark Devlin’e göre, uzun bir süreçti. “Bu yeni ölçümü yapmak için, milimetre-dalga boyu ışığı görmek için ayarlanmış hassas bir teleskopla 5 yıllık bir maruz kalmaya ihtiyacımız vardı,” dedi gözlemlerin son derece hassas dedektörler ve bilgisayar desteği gerektirdiğini belirtti.

İşbirliği, kozmik mikrodalga arka planından (CMB) ışığın polarizasyonunu ölçtü. Bu, alanı dolduran hafif mikrodalga parıltısı. Evrendeki en eski ışıktır ve ışık ilk genişleyen bebek evreninde serbestçe hareket edebildiği bir dönemi temsil eder. O zamandan önce, alan “primordial plazma” ile dolduruldu. Işığın yayılmasına izin vermek için çok sıcaktı.

Yani, aslında, her şey ve her yer karanlıktı. CMB, nihayet özgürce seyahat edebilen hafif ışık parıltısıdır. Farklı bölgelerde, gazın yoğunluğundaki farklılıkları ve uzayda nasıl hareket ettiğini gösteren küçük sıcaklık dalgalanmalarını gösterir. Bu varyasyonları gelecekteki yıldızların ve galaksilerin “tohumları” olarak düşünün.

CMB’den gelen ışığın küçük bir kısmı, bebek evrenindeki en eski “yoğunluk yapıları” ile etkileşime girdiğinde polarize oldu. Esasen, ışığın geri kalanından farklı bir yönde titreşir. Işık dalgaları her yöne titreşir, ancak bir yüzeye çarptıklarında çok özel bir yöne kaydırılabilirler.

Burada yeryüzünde, bunu anlamanın en kolay yolu bir çift kutuplaşmış güneş gözlüğü takmaktır. Su gibi yüzeyleri zıplayan yatay polarize ışık dalgalarını engellerler. Uzayda, bir ışık dalgası bir gaz bulutuna çarptığında, onu kutuplaştırır ve titreşim yönünü değiştirir. Polarizasyon, ışık dalgasını yönlendiren nesne hakkında bilgi ortaya çıkarabilir. Bu durumda, en erken ışık o zamanlar var olan yoğunluk yapılarından sıçradığında ortaya çıktı.

CMB’den polarize ışığa kazma

ACT, bu uzun zaman önce kozmik tarih dönemini inceleyen ilk teleskop değildir. Örneğin Planck uydusu, CMB’nin hafif ışığını da ölçtü. Ekip üyesi Sigurd Naess’e göre ACT daha iyisini yaptı. Oslo Üniversitesi’nden bir araştırmacı ve proje ile ilgili birkaç makaleden birinin baş yazarı Naess, “ACT, Planck’ın çözümü ve daha fazla hassasiyetin beş katı var.” Dedi. “Bu, zayıf polarizasyon sinyalinin artık doğrudan görülebildiği anlamına geliyor.”

ACT tarafından elde edilen polarizasyon görüntüleri, erken evrende hidrojen ve helyum gazının ayrıntılı hareketini ortaya koymaktadır. Staggs, “Daha önce, işlerin nerede olduğunu görmeliyiz ve şimdi nasıl hareket ettiklerini de görüyoruz.” Dedi. “Ayın varlığını çıkarmak için gelgit kullanmak gibi, ışığın kutuplaşmasının izlediği hareket bize yerçekiminin uzayın farklı kısımlarında ne kadar güçlü olduğunu anlatıyor.”

CMB’den polarize ışığın hareket görüntüleri, genç evreni dolduran gazların yoğunluğu ve hızında çok ince farklılıklar gösterir. Işığın yoğunluğundaki puslu bulutlara benzeyen şey, hidrojen ve helyum denizinde gittikçe daha az yoğun bölgelerdir. Bu bölgeler milyonlarca ışık yılı boyunca uzandı. Sonunda, yerçekimi yıldız ve galaksiler oluşturmak için daha yoğun alanları bir araya getirdi. Kozmik zamanın bu kadar erken bir döneminde ayrıntılı görünümleri, bilim adamlarının evrenin doğumu hakkında bazı zor soruları cevaplamalarına yardımcı olur.

Princeton Üniversitesi ve ACT analizi lideri Joseph Henry Fizik ve Astrofizik Bilimler Profesörü Jo Dunkley, “İşlerin çok daha basit olduğu zamana bakarak, evrenimizin bugün kendimizi bulduğumuz zengin ve karmaşık yere nasıl geliştiğinin hikayesini bir araya getirebiliriz.”

Daha fazlasını ortaya çıkarmak

ACT verileri ayrıca Samanyolu, diğer galaksiler ve galaksi kümeleri dahil olmak üzere uzaydaki diğer nesneler hakkında bilgi içerir. Bir anlamda, evrenin evrimini bebeklik döneminden modern zamanlara kadar izliyor. Ancak, bu veriler, ACT gözlemleri hakkında birkaç makaleden birinin baş yazarı olan Erminia Calabrese’ye göre, bu veriler başka bir şeye de işaret ediyor, yayınlanmış ki Arxiv ön hazırlık sunucusu.

Calabrese, “Gözlemlenebilir evrenin bizden her yöne yaklaşık 50 milyar ışık yılını uzattığını ve 1.900 ‘Zetta-Suns,” ya da neredeyse 2 trilyon trilyon güneş içerdiğini “daha kesin olarak ölçtük,” dedi Calabrese. ” Madde ve 1.300’ün eşdeğeri boş alanın hakim vakum enerjisi (karanlık enerji olarak da adlandırılır). “

ACT’nin yeni verileri, bilim adamlarının evrenin yaşını 13.8 milyar yıl çok daha kesin bir sınırla geliştirmelerine yardımcı oldu. Ayrıca bilim adamlarının modern zamanlarda ne kadar hızlı büyüdüğünü daha fazla anlamalarına yardımcı olabilirler. Bu yeni ölçümler, Şili’deki yeni Simons Gözlemevi’ne geçmeye hazırlanırken bilim adamlarına yardımcı olacak. ACT gibi de, CMB çalışmalarına odaklanacak ve gökyüzünün büyük alanlarını çoklu frekanslarda gözlemleyecektir.