Hubble Karanlık Madde Yığınlarını Tespit Ediyor!10 dakikada okunabilir

hubble-madde-yiginlarini-kesfediyor

NASA’nın Hubble Uzay Teleskobunu ve yeni bir gözlem tekniğini kullanan astronomlar, karanlık maddenin daha önce bilinenden çok daha küçük kümeler oluşturduğunu buldular.

Bu sonuç, yaygın olarak kabul edilen “soğuk karanlık madde” teorisinin temel tahminlerinden birini doğrulamaktadır.

Tüm galaksiler, bu teoriye göre;

  • karanlık maddenin bulutlarının içine doğar ve yok olurlar.
  • -Karanlık maddenin kendisi, Samanyolu galaksisinin yüzbinlerce katından tutunda, ticari bir uçağın ağırlığından daha büyük olmayan kümelere kadar değişen yapılar oluşturmak için bir araya gelen yavaş hareket eden veya “soğuk” parçacıklardan oluşur.
  • (Bu bağlamda “soğuk”, parçacıkların hızını ifade eder.)
Hubble gözlemi, karanlık maddenin doğasına ve nasıl davrandığına dair yeni bilgiler verdi.
Gözlem ekibinin bir üyesi olan Los Angeles (UCLA) California Üniversitesi’nden Tommaso Treu;

“soğuk karanlık madde modeli için çok zorlayıcı bir gözlem testi yaptık, test uçan renk hüzmeleriyle doluydu.” dedi.

Karanlık madde, evrenin kütlesinin büyüklüğünü oluşturan ve galaksilerin inşa edildiği iskeleyi yaratan görünmez bir madde biçimidir.

Gökbilimciler karanlık maddeyi göremese de, yerçekiminin yıldızları ve galaksileri nasıl etkilediğini ölçerek dolaylı olarak varlığını tespit edebilirler.

Gömülü yıldızları arayarak en küçük karanlık madde oluşumlarını tespit etmek zor veya imkansız olabilir, çünkü çok az yıldız içerirler.

Büyük ve orta büyüklükteki galaksiler etrafında karanlık madde konsantrasyonları tespit edilirken, şimdiye kadar çok daha küçük karanlık madde kümeleri bulunamadı.

Bu küçük ölçekli kümeler için gözlemsel kanıtların yokluğunda, bazı araştırmacılar “sıcak karanlık madde” dahil olmak üzere alternatif teoriler geliştirdiler.

Bu fikir, karanlık madde parçacıklarının hızlı hareket ettiğini, daha küçük konsantrasyonları birleştirmek ve oluşturmak için çok hızlı bir şekilde sıkıştırıldığını göstermektedir.

Yeni gözlemler bu senaryoyu desteklemiyor, karanlık maddenin sıcak karanlık madde alternatif teorisinde olması gerekenden daha “soğuk” olduğunu buluyor.

NASA’nın Pasadena, Kaliforniya’daki Jet Propulsion Laboratuvarı’ndan Hubble anketinin lideri Anna Nierenberg, “karanlık madde daha küçük ölçeklerde bildiğimizden daha soğuk” dedi.

“Gökbilimciler daha önce karanlık madde teorilerinin diğer gözlemsel testlerini gerçekleştirdiler, ancak bizimki, soğuk karanlık maddenin küçük kümelerinin varlığı için henüz en güçlü kanıtları sağlıyor.

En son teorik tahminleri, istatistiksel araçları ve yeni Hubble gözlemlerini birleştirerek, daha önce mümkün olandan çok daha sağlam bir sonuca sahibiz.”

Yıldızlardan yoksun karanlık madde konsantrasyonları, görüntülemenin çok zor olduğunu kanıtladı. Bununla birlikte, Hubble Araştırma Ekibi, yıldızların yerçekimsel etkisini karanlık maddenin izleyicileri olarak aramaya ihtiyaç duymadıkları bir teknik kullandı.

Ekip;

quasars (muazzam miktarda ışık yayan aktif kara deliklerin etrafındaki bölgeler) olarak adlandırılan sekiz adet güçlü ve bize çok uzak olan kozmik “sokak lambalarını” hedef aldı.

Gökbilimciler;

kuasarların kara deliklerinin her birinin yörüngesindeki oksijen ve neon gazı tarafından yayılan ışığın, büyütücü bir mercek olarak hareket eden büyük bir ön plan galaksisinin yerçekimiyle nasıl çarptığını ölçtüler.

Görüntüler 2015 ve 2018 arasında çekildi.

Bu Hubble Uzay Teleskobu enstantanelerinin her biri, bir arka plan kuasarının ve ön plandaki büyük bir galaksinin Merkez çekirdeğini çevreleyen ana galaksinin dört çarpık görüntüsünü ortaya çıkarıyor.

Büyük ön plan galaksisinin yerçekimi, quasar’ın ışığını yerçekimi merceklemesi olarak adlandırılan bir efektle çözerek bir büyüteç gibi davranıyor. Kuasarlar, aktif kara delikler tarafından üretilen son derece uzak “kozmik sokak lambalarıdır”.

Kuasarların bu tür dörtlü görüntüleri, ön plan galaksi ve arka plan kuasarı arasında gerekli olan neredeyse tam uyum nedeniyle nadirdir.

Gökbilimciler, şimdiye kadar bulunan en küçük karanlık madde kümelerini tespit etmek için yerçekimi lensleme etkisini kullandılar.

Kümeler, teleskopun görüş hattı boyunca kuasarlara, ayrıca ön plan lensleme galaksilerinde ve çevresinde bulunur. Karanlık madde konsantrasyonlarının varlığı, her çarpık kuasar görüntüsünün görünür parlaklığını ve konumunu değiştirir.

Gökbilimciler bu ölçümleri, karanlık madde kümelerinin etkisi olmadan kuasar görüntülerinin nasıl görüneceğine dair tahminlerle karşılaştırdılar.

Araştırmacılar bu ölçümleri küçük karanlık madde konsantrasyonlarının kütlelerini hesaplamak için kullandılar.

Hubble’ın Geniş Alan kamerası -3, Her bir kuasardan gelen yakın Kızılötesi ışığı yakaladı ve spektroskopi ile çalışmak için bileşen renklerine dağıttı.

-NASA, ESA, A. Nierenberg (JPL) ve T. Treu (UCLA)

Bu yöntemi kullanarak ekip;

karanlık madde kümelerini teleskopun görüş hattı boyunca kuasarlara, ayrıca araya giren mercek galaksileri içinde ve çevresinde ortaya çıkardı.

Hubble tarafından tespit edilen karanlık madde konsantrasyonları, Samanyolu’nun karanlık madde kütlesinin 1/10.000 ila 1/100.000’inci katıdır.

Bu küçük grupların çoğu büyük olasılıkla küçük galaksiler bile içermez ve bu nedenle gömülü yıldızları aramak için geleneksel yöntemle tespit etmek imkansız olurdu.

Sekiz kuasar ve galaksi o kadar hassas bir şekilde hizalandı ki;

yerçekimi merceklemesi olarak adlandırılan çözgü etkisi, her bir kuasarın dört çarpık görüntüsünü üretti.

Etki, bir funhouse aynasına bakmak gibiydi. Kuasarların bu tür dörtlü görüntüleri, ön plan galaksi ve arka plan kuasarı arasında gerekli olan neredeyse tam uyum nedeniyle nadirdir.

Bununla birlikte, araştırmacılar daha ayrıntılı bir analiz yapmak için birden fazla görüntüye ihtiyaç duydular.

Bu grafik, uzak bir quasar’ın ışığının büyük bir ön plan galaksisi ve ışık yolu boyunca küçük karanlık madde kümeleri tarafından nasıl değiştirildiğini göstermektedir.

Galaksinin güçlü yerçekimi, quasar’ın ışığını çözer ve büyütür ve quasar’ın dört çarpık görüntüsünü üretir. Karanlık madde kümeleri Hubble Uzay Teleskobunun görüş alanı boyunca, ön plan galaksisinin içinde ve çevresinde bulunur.

Karanlık madde kümelerinin varlığı, her çarpık kuasar görüntüsünün görünür parlaklığını ve konumunu, grafikteki dalgalı çizgilerle temsil edildiği gibi, uzak kuasardan Dünya’ya geçerken ışığı eğerek ve hafifçe bükerek değiştirir.

Gökbilimciler bu ölçümleri, karanlık madde kümelerinin etkisi olmadan kuasar görüntülerinin nasıl görüneceğine dair tahminlerle karşılaştırdılar. Araştırmacılar bu ölçümleri küçük karanlık madde konsantrasyonlarının kütlelerini hesaplamak için kullandılar.

Bir kuasarın dörtlü görüntüleri nadirdir, çünkü arka plan kuasarı ve ön plan galaksisi neredeyse mükemmel bir uyum gerektirir.

-NASA, ESA ve D. Oyuncu (STScI)

Karanlık madde kümelerinin varlığı, her çarpık kuasar görüntüsünün görünür parlaklığını ve konumunu değiştirir. Gökbilimciler bu ölçümleri, karanlık maddenin etkisi olmadan kuasar görüntülerinin nasıl görüneceğine dair tahminlerle karşılaştırdılar.

Araştırmacılar, küçük karanlık madde konsantrasyonlarının kütlelerini hesaplamak için ölçümleri kullandılar. Verileri analiz etmek için araştırmacılar ayrıca ayrıntılı bilgi işlem programları ve yoğun yeniden yapılanma teknikleri geliştirdiler.

UCLA’DAN ekip üyesi Daniel Gilman;

“bu sekiz galaksinin her birinin dev bir büyüteç olduğunu düşünün” dedi.

“Küçük karanlık madde kümeleri, büyüteç üzerinde küçük çatlaklar görevi görür ve dört quasar görüntüsünün parlaklığını ve konumunu, camın pürüzsüz olup olmadığını görmeyi bekleyeceğiniz kıyasla değiştirir.”

Araştırmacılar;

her bir kuasardan gelen yakın Kızılötesi ışığı yakalamak ve spektroskopi ile çalışmak için bileşen renklerine dağıtmak için Hubble’ın Geniş Alan kamerası -3’ü kullandılar.

Arka plan kuasarlarından gelen benzersiz emisyonlar en iyi Kızılötesi ışıkta görülür.

UCLA takım üyesi Simon Birrer;

“hubble’ın uzaydaki gözlemleri, bu ölçümleri, yer tabanlı teleskopların daha düşük çözünürlüğü ile erişilemeyen galaksi sistemlerinde yapmamıza izin veriyor ve Dünya’nın atmosferi gözlemlemek için ihtiyaç duyduğumuz Kızılötesi ışığa açık(opak).” dedi.

Treu şunları ekledi:

“yaklaşık 30 yıllık operasyondan sonra Hubble, temel fiziğe ve evrenin doğasına, teleskopun ne zaman piyasaya sürüldüğünü hayal bile edemediğimiz en son görüşleri sağlıyor.”

Yerçekimi mercekleri, şimdiye kadar yapılmış olan evrenin en ayrıntılı üç boyutlu haritalarını sağlayan Sloan Digital Sky Survey ve Dark Energy Survey gibi yer tabanlı anketlerle elenerek keşfedildi. Kuasarlar, Dünya’dan yaklaşık 10 milyar ışık yılı uzaklıkta; ön plan galaksileri ise yaklaşık 2 milyar ışık yılı.

Çalışmada tespit edilen küçük yapıların sayısı, karanlık maddenin doğası hakkında daha fazla ipucu sunmaktadır. Nierenberg, “karanlık maddenin parçacık özellikleri kaç kümenin oluştuğunu etkiler” dedi

“Bu, küçük kümelerin sayısını sayarak karanlık maddenin parçacık fiziği hakkında bilgi edinebileceğiniz anlamına gelir.”

Bununla birlikte, karanlık maddeyi oluşturan parçacık türü hala bir gizemdir. Birrer, “şu anda, laboratuarda karanlık madde parçacıklarının var olduğuna dair doğrudan bir kanıt yok” dedi.

Astronomlar, James Webb Uzay Teleskopu ve Geniş Alan Kızılötesi anket Teleskopu (WFIRST);

hem Kızılötesi gözlemevleri gibi gelecekteki NASA uzay teleskoplarını kullanarak karanlık madde ile ilgili takip çalışmaları yapabilecekler. Webb, bilinen tüm dörtlü lensli kuasarlar için bu ölçümleri verimli bir şekilde elde edebilecektir.

WFİRST’İN keskinliği ve geniş görüş alanı, gökbilimcilerin büyük galaksilerin ve galaksi kümelerinin muazzam yerçekimi alanından etkilenen tüm alan bölgesini gözlemlemelerine yardımcı olacaktır.

Bu, araştırmacıların bu nadir sistemlerin daha fazlasını ortaya çıkarmasına yardımcı olacaktır.

Takım, Honolulu da ki “Hawaii Amerikan Astronomi Derneği 235” toplantısında sonuçlarını sunacak.


Furkan Ege

Furkan Ege

Ben Furkan Ege.

Bir cevap yazın

DMCA.com Protection Status