Resim kredisi: SDSS
Birkaç yıl önce, evreni hızlandırıyor gibi görünen karanlık enerji adı verilen gizemli bir gücün keşfinden bu yana, gökbilimciler bu teoriyi desteklemek veya azaltmak için ek kanıtlar arıyorlar. Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'ndan gökbilimciler, kozmik arka plan radyasyonunda, karanlık enerjinin itici etkisine uyan dalgalanmalar buldular.
Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'ndan bilim adamları, karanlık enerjinin varlığı için bağımsız fiziksel kanıtların bulunduğunu açıkladılar.
Araştırmacılar, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması'nda (SDSS) milyonlarca gökada ve NASA'nın Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası'ndan (WMAP) kozmik mikrodalga arka plan sıcaklık haritalarıyla ilişkilendirerek karanlık enerjinin bir damgasını buldular. Araştırmacılar, Big Bang'den soğutulmuş radyasyonun bir kalıntısı olan eski kozmik radyasyon üzerinde karanlık enerjinin “gölgesini” buldular.
Bu iki büyük gökyüzü araştırmasından elde edilen sonuçların bir araya gelmesiyle, bu keşif karanlık enerjinin varlığına dair fiziksel kanıtlar sağlar; uzak süpernovadan ölçüldüğü üzere evrenin hızlandırılması üzerine daha önceki çalışmaları tamamlayan bir sonuç. Balondan Gözlemler Milimetrik Ekstragalaktik Radyasyon ve Kozmik Mikrodalga Altyapısının (BOBERANG) Jeofizik Gözlemleri de önceki bulguların bir parçasıydı.
Evrenin önemli bir bileşeni ve bilimdeki en büyük bilmecelerden biri olan karanlık enerji, çekici olmaktan ziyade yerçekimiyle iticidir. Bu, sıradan (ve karanlık) maddenin çekiciliğinin aksine, evrenin genişlemesini hızlandırır ve bu da onu yavaşlatır.
Pittsburgh Üniversitesi Fizik ve Astronomi Üniversitesi'nden baş araştırmacı Dr. Ryan Scranton, “Düz bir evrende gözlemlediğimiz etki, yalnızca karanlık enerjiye sahip bir evreniniz olduğunda ortaya çıkar. “Evren sadece maddeden oluşuyor ve hala düz olsaydı, bu etki olmazdı.”
“Kozmik mikrodalga kökenli (SPK) fotonlar Big Bang'den 380.000 yıl sonra bize seyahat ettikçe, Entegre Sachs-Wolfe etkisi de dahil olmak üzere bir dizi fiziksel süreç yaşayabilirler. Bu etki, mikrodalgaların üzerinde karanlık enerjinin bir baskısı veya gölgesidir. Bu etki aynı zamanda, yerçekiminin fotonların enerjisi üzerindeki etkileri nedeniyle kozmik mikrodalga arkaplan sıcaklığındaki değişiklikleri de ölçüyor ”diye ekledi Scranton.
Keşif, “karanlık enerjinin fiziksel olarak algılanması ve diğer karanlık enerji tespitlerinin tamamlayıcısıdır” diye ekledi, SDSS ortaklarından ve Pittsburgh'daki Carnegie Mellon Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Dr. Bob Nichol. Nichol, Entegre Sachs-Wolfe efektini güneşli bir pencerenin önünde duran bir kişiye bakmaya benzetmiştir: “Sadece ana hatlarını görüyorsunuz ve onları sadece bu bilgilerden tanıyabilirsiniz. Benzer şekilde, gördüğümüz sinyal karanlık enerji için beklediğimiz doğru çizgiye (veya gölgeye) sahiptir, ”dedi Nichol.
Nichol, “Özellikle sinyalin rengi, kozmik mikrodalga arka planının rengiyle aynıdır ve kökeninin kozmolojik olduğunu ve can sıkıcı bir kontaminasyon olmadığını kanıtlar,” dedi.
“Bu çalışma, süpernova çalışmasından bağımsız olarak hem SPK hem de SDSS verilerini aynı anda açıklamak için kişinin karanlık enerjiye ihtiyaç duyduğuna dair fiziksel doğrulama sağlar. Bu tür çapraz kontroller bilimde hayati öneme sahiptir ”diye ekledi SDSS Proje Bilimcisi ve Princeton Üniversitesi'nde Astronomi Profesörü Jim Gunn.
Pittsburgh Üniversitesi'nden Dr.Andrew Connolly, kozmik mikrodalga fonundan akan fotonların birçok gökada ve karanlık madde yoğunluğundan geçtiğini açıkladı. Kütleçekimsel bir kuyuya düştüklerinde enerji kazanırlar (tıpkı tepeden aşağı yuvarlanan bir top gibi). Ortaya çıktıklarında enerji kaybederler (yine tepeye dönen bir top gibi). Mikrodalgaların fotoğraf görüntüleri, bu üstküme konsantrasyonlarına düştükçe daha mavi (yani daha enerjik) olurlar ve onlardan uzaklaştıkça daha kırmızı (yani daha az enerjik) olurlar.
“Çoğunlukla normal maddeden oluşan bir evrende, kırmızı ve mavi değişimlerin net etkisinin iptal edileceği beklenebilir. Ancak son yıllarda evrenimizdeki malzemelerin çoğunun yerçekimsel olarak çekici olmaktan ziyade kütleçekimsel olarak itici olması nedeniyle anormal olduğunu görüyoruz. ”Dedi. kurum. “Karanlık enerji dediğimiz bu anormal şeyler.”
SDSS işbirlikçisi Connolly, foton içinden geçerken yerçekimi kuyusunun derinliğinin azalması durumunda fotonun biraz daha fazla enerji ile çıkacağını söyledi. “Bu doğruysa, daha fazla gökada olan bölgelerde kozmik mikrodalga arka plan sıcaklığının biraz daha sıcak olduğunu görmeyi beklerdik. Biz de tam olarak bunu bulduk. ”
Stebbins, tek bir kütle konsantrasyonundan beklenen net enerji değişikliğinin bir milyonda bir parçadan daha az olduğunu ve araştırmacıların bu etkiyi görmeyi beklemeden önce çok sayıda gökadaya bakmaları gerektiğini de sözlerine ekledi. Sonuçların, karanlık enerjinin nispeten küçük kütle konsantrasyonlarında var olduğunu doğruladığını söyledi: daha önce gözlemlenen etkilerin karanlık enerjinin 10 milyar ışıkyılı genişliğinde olduğu sadece 100 milyon ışıkyılı. SDSS verilerinin benzersiz bir yönü, fotometrik kırmızıya kaymalarının fotoğrafik analizinden tüm galaksilere olan mesafeleri doğru bir şekilde ölçebilmesidir. “Bu nedenle, SPK üzerindeki bu etkinin evrenin yaşının bir fonksiyonu olarak büyümesini izleyebiliriz,” dedi Connolly. “Sonunda, karanlık enerjinin doğasını bu gibi ölçümlerden belirleyebiliriz, ancak bu gelecekte biraz.”
“Karanlık enerjinin var olduğu sonucuna varmak için sadece evrenin kavisli olmadığını varsaymalıyız. Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası sonuçları (Şubat 2003'te) geldikten sonra, bu iyi kabul edilmiş bir varsayımdır, ”diye açıkladı Scranton. “Bu son derece heyecan verici. Bir sinyal alıp alamayacağımızı bilmiyorduk, bu yüzden galaksimizdeki veya diğer kaynaklardaki kontaminasyona karşı verileri test etmek için çok zaman harcadık. Sonuçların olduğu gibi güçlü bir şekilde ortaya çıkması son derece tatmin ediciydi. ”
Keşifler, SDSS tarafından incelenen gökyüzünün 3.400 derecelik alanında yapıldı.
Bir WMV bilim ekibinin üyesi ve Princeton Üniversitesi kozmoloğu David Spergel, “Uzay tabanlı mikrodalga ve yer tabanlı optik verilerin bu kombinasyonu bize bu yeni pencereyi karanlık enerjinin özelliklerine verdi. “WMAP ve SDSS verilerini birleştirerek Scranton ve ortak çalışanları, karanlık enerjinin, her ne olursa olsun, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması tarafından incelenen büyük ölçeklerde bile yerçekiminden etkilenmeyen bir şey olduğunu gösterdiler.
"Bu gizemli karanlık enerjiyi anlamaya çalışan fizikçiler için önemli bir ipucu," diye ekledi Spergel.
Hawaii Üniversitesi'nden Istavan Szapudi araştırmacı Scranton, Connolly, Nichol ve Stebbins'e ek olarak araştırmaya katkıda bulundu. Analizde yer alan diğerleri arasında Princeton Üniversitesi'nden Niayesh Afshordi, Pennsylvania Üniversitesi'nden Max Tegmark ve Arizona Üniversitesi'nden Daniel Eisenstein yer alıyor.
SLOAN DİJİTAL GÖKYÜZÜ ARAŞTIRMASI (SDSS) HAKKINDA
Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (sdss.org), 100 milyon göksel nesnenin konumlarını ve mutlak parlaklığını belirleyerek tüm gökyüzünün dörtte birini ayrıntılı olarak haritalayacaktır. Ayrıca bir milyondan fazla gökada ve kuasar ile olan mesafeleri de ölçecek. Astrofizik Araştırma Konsorsiyumu (ARC), SDSS teleskoplarının bulunduğu Apache Noktası Gözlemevi'ni işletmektedir.
SDSS, Chicago Üniversitesi, Fermilab, İleri Araştırma Enstitüsü, Japonya Katılım Grubu, Johns Hopkins Üniversitesi, Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, Max-Planck Astronomi Enstitüsü (MPIA), Max- Planck-Astrofizik Enstitüsü (MPA), New Mexico Eyalet Üniversitesi, Pittsburgh Üniversitesi, Princeton Üniversitesi, Amerika Birleşik Devletleri Deniz Gözlemevi ve Washington Üniversitesi.
Projenin finansmanı Alfred P. Sloan Vakfı, Katılımcı Kurumlar, Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi, Ulusal Bilim Vakfı, ABD Enerji Bakanlığı, Japon Monbukagakusho ve Max Planck Topluluğu tarafından sağlandı.
WILKINSON MİKRODALGA ANISOTROPİ PROBU (WMAP), Princeton Üniversitesi ve Goddard Uzay Uçuş Merkezi ile ortaklaşa inşa edilen bir NASA görevidir. WMAP misyonu, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun özelliklerini tam gökyüzü üzerinde ölçerek, erken evrende var olan koşulları ortaya koymaktadır. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Orijinal Kaynak: SDSS Haber Bülteni
