Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden kozmologlar, galaksilerin kümelerine yol açan tohumlar arasındaki hareketleri tespit etmek için atomlar ilk oluştuğunda evrenin uzak çağını araştıran gözlemler kullandılar. Yeni sonuçlar, ilkel maddenin galaksi kümeleri ve üstkümeler oluşturma yolundaki hareketini göstermektedir. Gözlemler, Kozmik Arka Plan Görüntüleyici (CBI) olarak bilinen Şili And'larında yüksek bir cihazla elde edildi ve hızlı patlamanın Big Bang'den kısa bir süre sonra gerçekleştiği erken evrenin standart modelinin doğruluğuna yeni güven veriyorlar. .
Bu kutuplaşma gözlemlerinin yeni özelliği, gökadaların ilk kümelerini oluşturmaya devam ederken gökada kümelerinin tohumlarını ve hareketlerini doğrudan ortaya koymalarıdır.
Caltech'in Rawn Astronomi Profesörü ve CBI projesinde baş araştırmacı olan Science Express'in 7 Ekim çevrimiçi baskısında rapor veren Anthony Readhead ve ekibi, yeni polarizasyon sonuçlarının, evrenin standart modeli için güçlü bir destek sağladığını söylüyor karanlık madde ve karanlık enerji bildiğimiz gibi günlük maddeden çok daha yaygındır, bu da fizik için büyük bir problem oluşturur. CBI ile erken polarizasyon gözlemlerini açıklayan bir yardımcı makale Astrofizik Dergisine sunulmuştur.
CBI tarafından gözlemlenen kozmik arka plan, Büyük Patlama'dan sadece 400.000 yıl sonra ortaya çıkar ve evrenin doğası hakkında zengin bir bilgi sağlar. Bu uzak çağda, evrenin tanıdık yapılarının hiçbiri yoktu - gökadalar, yıldızlar veya gezegenler yoktu. Bunun yerine, sadece küçük yoğunluk dalgalanmaları vardı ve bunlar, yerçekimi eli altında galaksilerin ve yıldızların oluşturduğu tohumlardı.
CBI öncesi enstrümanlar, gökadaların üst kümelerinden çok daha büyük kütlelere karşılık gelen büyük açısal ölçeklerde dalgalanmalar tespit etmişti. CBI'nin yüksek çözünürlüğü, Uzay Dergisi'nde çevremizde gözlemlediğimiz yapıların tohumlarının Ocak 2000'de ilk kez izlenmesine izin verdi.
Genişleyen evren soğudu ve Big Bang'den 400.000 yıl sonra elektronların ve protonların atom oluşturmak için birleşmesi yeterince soğuktu. Bu zamandan önce fotonlar bir elektronla çarpışmadan önce çok fazla seyahat edemiyordu ve evren yoğun bir sis gibiydi, ancak bu noktada evren şeffaflaştı ve o zamandan beri fotonlar bugün evrende teleskoplarımıza ulaşmak için serbestçe akıyorlardı, 13.8 milyar yıl sonra. Böylece mikrodalga arka planının gözlemleri, evrenin büyük patlamadan 400.000 yıl sonraki ilk gökadalarının, yıldızlarının ve gezegenlerinin oluşumundan çok önce olduğu gibi bir anlık görüntüsünü sağlar.
Yeni veriler, Eylül 2002 ve Mayıs 2004 arasında CBI tarafından toplandı ve ayın üç yüz katı toplam alanı kapsayan ve ayın boyutunun sadece bir kısmını ince detaylar gösteren dört gökyüzü yamasını kapladı. Yeni sonuçlar, polarizasyon adı verilen bir ışık özelliğine dayanmaktadır. Bu, bir çift polarize güneş gözlüğü ile kolayca gösterilebilen bir özelliktir. Biri bir havuzdan yansıyan ışığa bu tür güneş gözlüklerinden bakar ve sonra güneş gözlüklerini döndürürse, yansıyan ışığın parlaklığında değiştiğini görür. Bunun nedeni, yansıyan ışığın polarize olması ve polarize güneş gözlüklerinin yalnızca polarizasyonu gözlüklerle doğru hizalanmış ışığı iletmesidir. CBI da aynı şekilde polarize ışığı seçer ve galaksi kümelerinin tohumlarının hareketini ortaya çıkaran bu ışığın ayrıntılarıdır.
Toplam yoğunlukta, piklerin temel bir “ton” un ardışık harmonikleri olduğu bir dizi tepe ve vadiler görüyoruz. Polarize emisyonda da bir dizi tepe ve vadiler görüyoruz, ancak polarize emisyondaki zirveler toplam yoğunluktaki vadilerle çakışıyor, bunun tersi de geçerlidir. Başka bir deyişle, polarize emisyon, toplam yoğunluk ile tam olarak adım dışıdır. Polarize emisyonun toplam yoğunluk ile aşamalı olmama özelliği, polarize emisyonun malzemenin hareketinden kaynaklandığını gösterir.
CBI'nin kardeş projesi olan Derece Açısal Ölçekli İnterferometre (DASI) tarafından polarize emisyonun ilk tespiti, 2003'te Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) tarafından yapılan ölçümlerde olduğu gibi, erken evrende dramatik hareket kanıtı sağladı. Bugün açıklanan CBI sonuçları, bu önceki bulguları doğrudan ve galaksi kümelerine karşılık gelen küçük ölçeklerde, polarize emisyonun toplam yoğunlukta adım dışı olduğunu önemli ölçüde artırdığını açıkladı.
Kozmik mikrodalga arkaplan polarizasyonu ile ilgili diğer veriler, sadece iki hafta önce DASI ekibi tarafından yayınlandı; üç yıllık sonuçları, polarizasyonun kozmik arkaplandan kaynaklandığını ve Samanyolu'ndan gelen radyasyonla kirlenmediğini daha da zorlayıcı kanıtlar gösteriyor. Dolayısıyla, bu iki kardeş projenin sonuçları, DASI'nın baş araştırmacısı Readhead ve CBI gazetesinde bir ortak yazar olan John Carlstrom'un bu iki enstrümanı on yıl önce planladıklarında birbirlerini güzel bir şekilde tamamlıyor.
Readhead'e göre, “Fiziğin evrene hakim olan karanlık enerji için tatmin edici bir açıklaması yok. Bu problem, bir asır önceki kuantum ve göreli devrimlerden bu yana temel fizik için en ciddi zorluğu ortaya koymaktadır. Bu polarizasyon deneylerinin başarıları, sonunda bu karanlık enerjinin doğasına ışık tutacak olan polarize kozmik arka planın ince ayrıntılarını sorgulama yeteneğimize güven veriyor. ”
Carlstrom, “Bu kutuplaşma deneylerinin başarısı, evreni keşfetmek için, enflasyon çağındaki yerçekimi dalgalarının gözlemleri yoluyla evrenin ilk örneklerini araştırmamıza izin verebilecek yeni bir pencere açtı” diyor Carlstrom.
CBI verilerinin analizi, Ulusal Radyo Astronomi Gözlemevi'nde (NRAO) ve Kanada Teorik Astrofizik Enstitüsü'nde (CITA) gruplarla işbirliği içinde gerçekleştirilir.
“Bu, kozmolojik araştırmalarda, heyecan verici bir teori ve gözlem yakınsaması, karanlık madde ve karanlık enerji gibi gizemlerle dolu bir evren ve fantastik bir dizi yeni teknoloji ile gerçekten heyecan verici bir zamandır - burada temel keşifler için muazzam bir potansiyel var” CBI ekibinin başından beri ortak yazar ve kilit üyesi olan NRAO'dan Steve Myers diyor.
CITA'nın direktörü ve gazetenin ortak yazarlarından Richard Bond'a göre, “Seksenlerin başlarında bir teorisyen olarak, ilk kozmik mikrodalga arkaplan kutuplaşmasının büyüklüğünün muhtemelen Kendilerini keşfetmek için kahramanca bir çaba olan dakika sıcaklık değişimleri, çok uzak bir gelecekte bile bu tür dakika sinyallerinin ortaya çıkacağını düşünmek arzulu görünüyordu. Bu polarizasyon tespitleri ile, CBI gibi deneylerde dikkate değer teknolojik gelişmeler sayesinde, aranan gerçek oldu. Bu sinyalleri ortaya çıkarmak ve kozmik yapı oluşumu ve evriminin standart modeli olarak ortaya çıkan şeyler için kozmolojik önemlerini yorumlamak, CBI ekibinin üyeleri olarak tamamen meşgul olmak CITA'daki ayrıcalığımız oldu. ”
Readhead ve CBI ekibi için bir sonraki adım, daha fazla veri alarak bu polarizasyon gözlemlerini önemli ölçüde iyileştirmek ve polarize emisyonun, doğaya bazı ipuçları bulmak amacıyla toplam yoğunlukta tam olarak adım dışı olup olmadığını test etmek olacaktır. karanlık madde ve karanlık enerji.
CBI, her biri yaklaşık üç feet çapında ve 10 frekans kanalında çalışan 13 ayrı anten içeren bir mikrodalga teleskop dizisidir, böylece tüm aletler 780 interferometre seti olarak hareket eder. CBI, 16.800 feet yüksekliğindeki Şili'deki yüksek bir plato olan Llano de Chajnantor'da bulunuyor ve bu da şimdiye kadar bu kadar yüksek irtifalarda kullanılan en sofistike bilimsel araç. Teleskop o kadar yüksektir ki, bilimsel ekibin üyeleri işi yapmak için her biri şişelenmiş oksijen taşımalıdır.
CBI'nin kutuplaşma kapasitesine yükseltilmesi Kavli İşletme Enstitüsü'nden cömert bir bağışla desteklendi ve proje aynı zamanda Barbara ve Stanley Rawn Jr'dan sürekli destek almanın da minnettar olduğunu. CBI ayrıca Ulusal Bilim Vakfı tarafından destekleniyor. California Teknoloji Enstitüsü ve Kanada İleri Araştırma Enstitüsü ve ayrıca Maxine ve Ronald Linde, Cecil ve Sally Drinkward ve Chicago Üniversitesi'ndeki Kavli Kozmolojik Fizik Enstitüsü'nden cömert destek aldı.
Yukarıda bahsedilen bilim adamlarına ek olarak, günümüzün Bilim Ekspresi makalesi C. Contaldi ve CITA, J.K. Caltech ve Chicago Üniversitesi'nden Cartwright ve S. Padin; B. S. Mason ve NRAO'dan M. Pospieszalski; Achermann, P. Altamirano, L. Bronfman, S. Casassus ve J. Tüm Şili Üniversitesi; C. Dickinson, J. Kovac, T.J. Pearson ve Caltech'ten M. Shepherd; UC Berkeley'den W. Holzapfel; Chicago Üniversitesi'nden E. M. Leitch ve C. Pryke; D. Toronto Üniversitesi ve Alberta Üniversitesi'nden Pogosyan; ve Concepci? n Üniversitesi'nden R. Bustos, R. Reeves ve S. Torres.
Orijinal Kaynak: Caltech Haber Bülteni
