NASA’nın en güçlü süper bilgisayarı, araştırmacıların Samanyolu'nu çevreleyen karanlık maddenin halesini simüle etmesine yardımcı oldu. Bu yeni bilgisayar simülasyonu, karanlık maddenin Samanyolu'nu çevreleyen daha büyük hale içerisindeki “subhalos” a nasıl bir araya geldiğini göstermektedir. Bu biraz bulmaca, çünkü karanlık madde bizi çevreleyen uydu galaksilerin topaklanmasına uymuyor.
California Üniversitesi Santa Cruz'daki araştırmacılar, Samanyolu galaksisini saran karanlık madde halesinin oluşumu ve evrimi için bugüne kadarki en büyük simülasyonu çalıştırmak için NASA'nın en güçlü süper bilgisayarını kullandılar. Sonuçları, galaksinin evrimsel tarihini anlamak için değerli bir araç sağlayan, hale içindeki alt yapıları benzeri görülmemiş bir ayrıntıda gösteriyor.
Her galaksi, yalnızca yerçekimi etkilerini gözlemleyerek dolaylı olarak tespit edilebilen gizemli karanlık maddenin bir halesi ile çevrilidir. Görünmez hale, merkezindeki ışıklı galaksiden çok daha büyük ve daha küreseldir. Son bilgisayar simülasyonları, halenin şaşırtıcı bir şekilde sakar olduğunu ve hallo içindeki kütleçekimsel olarak bağlı 'subhalos'ta nispeten yoğun konsantrasyonlarda karanlık madde olduğunu göstermiştir. Astrofizik Dergisi'nde yayınlanmak üzere kabul edilen yeni çalışma, önceki çalışmalardan çok daha geniş bir alt yapı göstermektedir.
“Yaklaşık 10.000 subhalos bulduk, geçmiş simülasyonlardakinden yaklaşık bir büyüklük daha fazla ve subhalolarımızdan bazıları 'alt yapı gösteriyor.' Bu teorik olarak bekleniyordu, ancak bunu ilk kez sayısal bir simülasyonda gösterdik,” Piero Madau, UCSC'de astronomi ve astrofizik profesörü ve bildiri yazarı.
UCSC'de Hubble doktora sonrası araştırmacısı ve makalenin ilk yazarı olan Jürg Diemand, yeni sonuçların “eksik uydu sorunu” olarak bilinen şeyi daha da kötüleştirdiğini söyledi. Sorun şu ki, galaksimizdeki ve çevresindeki normal cismin - cüce uydu galaksileri biçimindeki - kümelenmesi, simülasyonda görülen karanlık maddenin kümelenmesi ile uyuşmuyor.
“Gökbilimciler yeni cüce galaksiler keşfetmeye devam ediyorlar, ancak simülasyonumuzda karşılaştırılabilir büyüklükte 120 karanlık madde subhalosuna kıyasla hala sadece yaklaşık 15 tane var. Peki hangileri cüce gökadalara ev sahipliği yapıyor, neden? ” Dedi Diemand.
Madau, yıldız oluşumunun belirli türdeki karanlık madde haleleriyle (yeterince büyük veya erken oluşanlar) sınırlı olduğu teorik modellerin tutarsızlığı gidermeye yardımcı olabileceğini söyledi.
Karanlık maddenin doğası bir sır olarak kalsa da, evrendeki maddenin yaklaşık yüzde 82'sini oluşturduğu görülmektedir. Sonuç olarak, evrendeki yapının evrimi, karanlık maddenin yerçekimi etkileşimleri tarafından yönlendirildi. Gaz ve yıldız oluşturan “normal” madde, karanlık madde kümelerinin oluşturduğu “yerçekimsel kuyular” a düşerek karanlık madde halelerinin gökadalarına yol açmıştır.
Başlangıçta, yerçekimi, Big Bang'den kısa bir süre sonra, karanlık maddenin ilk kümelerini bir araya getirmek için mevcut olan hafif yoğunluk dalgalanmalarına etki etti. Bunlar, daha küçük progenitörlerin hiyerarşik birleşmesiyle daha büyük ve daha büyük yığınlara dönüştü. Bu, UCSC araştırmacılarının dünyanın en hızlı bilgisayarlarından biri olan NASA Ames Araştırma Merkezi'ndeki Columbia süper bilgisayarında simüle ettiği süreçtir. Diemand, simülasyonun tamamlanması birkaç ay sürdü ve 320.000 "cpu-saat" için bir seferde 300 ila 400 işlemci üzerinde çalıştı.
UCSC'de yüksek lisans öğrencisi olarak proje üzerinde çalışmaya başlayan ve şu anda Princeton'daki İleri Araştırmalar Enstitüsü'nde bulunan ortak yazar Michael Kuhlen, araştırmacıların Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probundan (WMAP) en son sonuçlara dayanarak başlangıç koşullarını belirlediğini söyledi. Deney. Mart ayında yayınlanan yeni WMAP sonuçları, bebek evreninin en ayrıntılı resmini sunuyor.
Simülasyon, Büyük Patlama'dan yaklaşık 50 milyon yıl sonra başlar ve Samanyolu ile aynı ölçekte bir hale hale getirmek için 13.7 milyar yıl kozmolojik zamanın 234 milyon parçacık karanlık maddesinin etkileşimlerini hesaplar. Hale içindeki kümeler, daha küçük halelerin çekirdeklerinin, daha büyük konakçı sistemde yörüngeye giren yerçekimine bağlı subhalos olarak hayatta kaldıkları birleşmelerin kalıntılarıdır.
Simülasyon beş masif subhalos (her biri Güneş kütlesinin 30 milyon katından fazla) ve ev sahibi halo'nun yüzde 10'u içinde daha küçük olan subhalos üretti. Diemand, bilinen tek bir cüce galaksinin (Yay) Samanyolu'nun merkezine çok yakın olduğunu söyledi.
Samanyolu diskinin bulunduğu bölgede büyük miktarda karanlık madde yığını var. Güneş sistemimizin yerel mahallesinde bile, karanlık maddenin dağılımı varsaydığımızdan daha karmaşık olabilir ”dedi.
Gökbilimciler Samanyolu’nun gelecekteki gama-ışını teleskopları ile halindeki karanlık madde kümelerini tespit edebilirler, ancak karanlık madde gama ışını emisyonlarına neden olacak parçacık türlerinden oluşuyorsa. Süpersimetri teorisinin öngördüğü teorik bir parçacık olan nötrino gibi bazı karanlık madde adayları, çarpışmalarda, yeni parçacıkların üretilmesinde ve gama ışınlarının yayılmasında yok olabilir (karşılıklı olarak yok edilebilir).
Kuhlen, “Mevcut gama ışını teleskopları karanlık madde imhası tespit etmedi, ancak yaklaşan deneyler daha duyarlı olacak, bu nedenle bireysel subhalosların gözlemlenebilir bir imza üretebileceğine dair umut var” dedi.
Özellikle, gökbilimcilerin 2007'de piyasaya sürülmesi planlanan Gamma Ray Geniş Alan Uzay Teleskobu'ndan (GLAST) ilginç sonuçlar beklediklerini söyledi.
Simülasyon ayrıca, mevcut gözlemler ve galaksi oluşumunun önceki aşamaları arasında bir bağlantı sağlayarak galaksimizdeki en eski yıldızları inceleyen gözlemsel gökbilimciler için yararlı bir araç sağlıyor.
“İlk küçük gökadalar Büyük Patlama'dan yaklaşık 500 milyon yıl sonra çok erken oluştu ve bugün galaksimizde bu erken zamanda oluşmuş, erken yıldız formasyonunun fosil kayıtları gibi yıldızlar var. Simülasyonumuz, bu eski yıldızların nereden geldiği ve cüce galaksilerde ve bugün yıldız yıldızlarının belirli yörüngelerinde nasıl ortaya çıktıklarına dair bağlam sağlayabilir ”dedi.
Orijinal Kaynak: UC Santa Cruz Haber Bülteni
