Gökbilimciler, karanlık cisimleri dolaylı olarak, diğer cisimler üzerindeki çekim kuvveti ile eşlerler.
Paul M. Sutter astrofizikçi Ohio Eyalet Üniversitesi, birşeyin sahibi Bir Uzay Adamına Sorun ve Uzay Radyove yazar "Evrendeki Yeriniz."Sutter bu makaleye katkıda bulundu Space.com'un Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights.
Tüm evrenin modern çalışması, kozmoloji olarak bilinen bilim dalı, bugünkü statüsünü, neredeyse yüz yıllık özel, zor kazanılmış araştırmalara dayanan birçok önemli şahsiyete borçludur.
Bu adlardan bazıları tanıdık olabilir: Albert EinsteinAncak Edwin Hubble, Vera Rubin, vb. Ancak yakın zamanda Nobel Ödül Komitesi tanımadığınız bir ismin katkılarını tanıdı, Jim Peebles ve ona 2019 fizik ödülünün yarısını verdi, "Evrenin evrimi ve Dünya'nın evrendeki yeri hakkındaki anlayışımıza katkılarından dolayı."
Söylemek yeterli, kozmoloji Jim Peebles'in çabaları olmadan bugün olduğu yerde olmazdı. Bir şeyi belirtmek Büyük patlama modeli t-shirt arkası basitliğinde (örneğin, "evren eskiden daha küçük ve daha sıcaktı ve şimdi değil"), ancak bunu karşılaştırmak için tahminler yapabilen kesin bir matematiksel formülasyona dönüştürmek tamamen farklı bir şey. gözlemler. Peebles'in kozmolojiyi "düzenli ve genel olarak doğru fikirden" "gerçek bilim alanına" dönüştürmeye yardımcı olduğunu söylemek doğru olur. Anlayışlarının bize yol gösterdiği üç ana yolu inceleyelim:
Kozmik mikrodalga arka plan
İlk evren bugün olduğundan daha küçükse, o zaman daha sıcak ve daha yoğun olmalıydı. Ve bu gerçeği kabul ettikten sonra, uzak geçmişin bir noktasında, Evren o kadar yoğun ve o kadar sıcak olmalıydı ki, tamamen farklı bir durumda var oldu.
13 milyar yıldan fazla bir süre önce, evren bugünkü hacminin yaklaşık milyonda biri olduğunda, kozmostaki tüm şeyler o kadar öfkelendi ki, bir plazma, elektronların atomlardan koptuğu ve serbest olduğu bir durum kendi başlarına dolaşmak. O zamanlar, evren oldukça yoğundu.
Ama sonra yaşlandı, büyüdü ve soğudu. Ve belirli bir yaşta, sıcaklıklar ve basınçlar kritik bir eşiğin altına düştü ve elektronlar hemen atomlara çarpmadan hemen atomlara yapışabildi. Bir flaşta, evren radyasyona karşı şeffaf hale geldi ve bu ışık - serbest bırakıldığı anda tam anlamıyla beyaz-sıcak - günümüze kadar devam ediyor ve kozmosu ıslatıyor.
Ancak bugün bu ışık çok fazla buhar kaybetti ve mutlak sıfırın sadece birkaç derece üzerinde, mikrodalga bandında sıkı bir şekilde ürpertiyor. Bu "kozmik mikrodalga arka plan"1964 yılında bir çift mikrodalga fizikçisi tarafından yanlışlıkla keşfedildi, ancak onlardan habersiz Peebles de dahil olmak üzere bir grup teorisyen varlığını önceden tahmin etmişti. Mikrodalga fizikçileri 1978'de Nobel'i kazanmak için asla geç değildir. teorisyenler de.
Karanlık madde
1970'lerde astronom Vera Rubin galaksilerle ilgili komik bir şeyler keşfetti: İçlerindeki yıldızlar çok çabuk yörüngede dönüyordu. Öyle ki, aslında, galaksiler milyarlarca yıl önce kendilerini birbirlerinden ayırmış olmalılar. Ama oradalar, istiridye gibi mutluydular.
Ne oluyordu? Galaksiler kadar büyük ölçeklerde yerçekiminin doğası hakkında bir şey anlamadık mı? Yoksa evren, Rubin'in gözlemlerine kadar bize gizlenmiş ekstra bir içeriğe sahip miydi?
Rubin de dahil olmak üzere bazı gökbilimciler, işleri düzeltmek için fizik yasalarını değiştirmemiz gerektiğini düşündüler. Ancak Peebles dahil diğerleri galakside gözle görülenden daha fazlası olduğunu düşündüler. O şimdi "soğuk karanlık madde" dediğimiz şeyin en eski savunucularından biriydi - ışıkla etkileşime girmeyen (ve dolayısıyla yerçekimi dışında başka hiçbir şeyle etkileşime girmeyen) yeni bir madde biçimi. Şimdi biliyoruz ki karanlık madde normal maddeyi en az 5: 1 oranında azaltarak evreni doyurur.
Peebles ve işbirlikçileri, bu yeni hipotezin galaksi davranışı açısından ne anlama geldiğini araştırmak için bir çalışma yaptılar ve gözlemcilerin hedeflemesi ve ölçmesi için yararlı testler sağladılar.
Bugün, karanlık maddeyi hala tam olarak anlamadığımız halde - ve henüz tam kimliğini saptamadık - kanıtlar, kozmik mikrodalga arka planındaki ince izler de dahil olmak üzere birçok açıdan geliyor, karanlık madde bizim Evren.
Kozmik yapı
Ancak Peebles, Big Bang'in en eski anlarıyla veya evrenimizin gizemli ve görünmez bileşenleriyle durmadı. Peebles çok büyüdü.
Etrafımızdaki evrende her türlü hayali düzenlemede her türlü farklı gökada görüyoruz. Bazı galaksiler dev kümelerde birbirine bağlanırken, diğerleri yalnızlar. Bazıları devasa ve hantal, diğerleri küçük ve zar zor farkedilir. Ve en büyük ölçeklere yaklaştığımızda, çok geniş bir "kozmik ağ, "doğada bulunan en büyük desen, görünür evrenin bir ucundan diğer ucuna uzanan bir yapı.
Kozmik ağ galaksilerden oluşur ve adından da anlaşılacağı gibi, kozmik bir örümcek ağı gibi görünür.
Nasıl o olmak?
Peebles ve arkadaşları kozmik ağın kökenlerini açıklamanın yolunu açtılar, evrenimizdeki yapıların zaman içinde yavaşça büyüdüğünü, her geçen eon ile daha küçük bitlerden daha büyük bitlere kadar büyüdüğünü gördüler.
Kozmik mikrodalga arka planında, 100.000'de 1 kısımdan daha büyük olmayan sıcaklıktaki küçük varyasyonlar olarak görülebilen kozmik mikrodalga arka planında yapı tohumlarının ipuçlarını nasıl arayacaklarını buldular. Bu varyasyonlar, milyonlarca yıl boyunca daha fazla maddenin (özellikle karanlık madde!) Akacağı ortalamadan biraz daha yüksek yoğunluktaki ilk havuzların yerleriydi.
Sonunda bu küçük külçeler gökada haline gelecek ve bazı gökadalar gökada kümeleri oluşturmak için bir araya gelecektir. Ve bu büyük yapıları inşa etmek için kullanılan tüm bu şeylerin bir yerden gelmesi gerektiğinden, geniş boş bölgeler açıldı ve genişledi. Bunlar, kozmik ağdaki boşluklar olarak bilinen boşluklar haline geldi.
Jim Peebles onlarca yıl boyunca yüzlerce makale yazdı ve yüzlerce gökbilimci, astrofizikçi, fizikçi ve kozmolog ile işbirliği yaptı ve şimdi anladığımız evrenin portresini çizmede kritik bir oyuncuydu.
- Nobel Fizik Ödülü: 1901-Günümüz
- Karanlık Madde ve Karanlık Enerji: Açıklanan Gizem (İnfografik)
- 11 Karanlık Madde Hakkında Cevapsız Sorular
Ask A Spaceman podcast'ini dinleyebilirsiniz.iTunesve Web üzerinde http://www.askaspaceman.com. Twitter'da #AskASpaceman kullanarak veya Paul'ü takip ederek kendi sorunuzu sorun @PaulMattSutter ve facebook.com/PaulMattSutter. Bizi Twitter'da takip edin @Spacedotcom veya Facebook.
