Evren neden yapılmıştır? Eğer bir ipucunuz yoksa endişelenmeyin, gökbilimciler de yoktur. Johns Hopkins Üniversitesi'nden James Jee, Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanarak iki galaksinin etrafındaki karanlık madde konsantrasyonlarının ayrıntılı bir haritasını oluşturdu. Ve gökbilimcilerin yeni ipuçları var.
Röportajı dinleyin: Karanlık Madde Haritaları (5 MB)
Veya Podcast'e abone olun: Abone ol
Fraser Cain: Karanlık madde terimini biraz duyduk. Bize şu andaki karanlık maddenin ne olduğunu anlayabilir misiniz?
James Jee: Karanlık madde hakkında konuşmadan önce, gökbilimcilerin şimdi Evrenin bugünkü haline nasıl geldiğine inandıklarını belirtmeliyim. Evrenin% 30'unun madde, diğer% 70'inin karanlık enerji olduğuna ve karanlık maddenin Evrendeki maddenin% 90'ından fazlasını içerdiğine inanıyoruz. Laboratuvarlarda hiç kimse karanlık madde tespit etmediğinden, şeklini, rengini veya kokusunu bilmiyorlar, ancak orada olduğuna dair kanıtlar var. Bunu kütleçekimsel mercekle tespit edebiliriz.
Fraser: Son zamanlarda karanlık maddenin konsantrasyonunu haritalamak için Hubble Uzay Teleskobu'nu kullanarak bir anket yaptınız. Bunu yapma süreci nasıldı?
Jee: Karanlık madde, dediğim gibi, Evrendeki maddenin% 90'ını içeriyor ve karanlık maddeyi aramak için en iyi yer en çok nerede bulunduğu. Bu yüzden Hubble Uzay Teleskobunu, Evren şu anki yaşının yarısı olduğunda oluşan en ilginç gökada kümelerinden ikisine işaret ettik.
Fraser: Peki ne gördün?
Dr. Jee: Arka plan gökadalarının spektral dağılımını inceledik. Bu arka plan gökadaların çarpıklığını inceleyerek, ön planda karanlık maddenin yoğunluğunu belirleyebildik.
Fraser: Bunu doğru anlayıp anlamadığımı göreyim. Uzak galaksilere bakıyordunuz ve ışığın bize doğru geldikçe nasıl değiştiğini görünce, onu çekimsel olarak etkileyen gizli madde kümelerinin nerede olduğunu tespit edebildiniz.
Dr. Jee: Kesinlikle. Belki bu iyi bir benzetmedir. Büyüteç kullanarak bir haber makalesi okuduğunuzu varsayalım, harflerin büyüteç aracılığıyla ne kadar büyük göründüğünü inceleyerek lenslerin gücünü veya kalınlığını çıkarabilirsiniz. Benzer şekilde, arka plan galaksilerindeki bozulmaya veya büyütmeye bakarsanız, ön plandaki zor karanlık maddenin yoğunluğunu belirleyebilirsiniz.
Fraser: Peki karanlık madde ve görebildiğimiz galaksiler arasındaki ilişki nedir?
Dr. Jee: Evrendeki baskın mesele ve yerçekimi var. Karanlık madde olmadan, bugünün Evreninde gördüğümüz büyük ölçekli yapılarla gökadalar oluşturmak çok zordur. Kesinlikle, karanlık madde büyük ölçekli yapıda gökada oluşumuna yardımcı olur.
Fraser: Öyleyse, karanlık madde topaklandığı yerde, galaksileri göreceğimiz yer mümkün mü?
Dr. Jee: Evet, temel olarak araştırmamızda bulduğumuz şey bu. İnsanlar karanlık maddenin çarpışmasız parçacıklar olduğunu, karanlık maddenin ve normal maddenin birlikte var olması gerektiğini düşünüyorlar. Ancak kimse bunu çok net bir şekilde belirleyemedi çünkü karanlık madde elektromanyetik dalgalar yaymıyor. Hubble'ı kullanarak bulduğumuz şey, aydınlık gökadaların bu karanlık madde halelerinin en yoğun bölgelerinde oluşmasıdır.
Fraser: Bu tür topaklanmanın gerçekleştiğini bilersek - ikisi el ele gidiyor gibi görünüyor - bu, bu karanlık maddenin ne olabileceğine dair mevcut teorileri atmanıza izin veriyor mu?
Dr. Jee: Evet, bu bize birçok ipucu veriyor. Çoğu insan karanlık maddenin çarpışmasız olduğuna inanır, ancak bazıları hidrojen gazı gibi bazı çarpışma özelliklerine sahip olabileceğini önerir. Karanlık maddenin bir araya gelme şekli, bize karanlık maddenin ne olduğu hakkında ipuçları verir. Karanlık maddenin hidrojen atomu gibi çarpışma özelliklerine sahip olduğunu varsayalım, o zaman birbirleriyle çok sık çarpışıyorlar ve karanlık madde halesinin çok düzgün bir dağılımını göreceğiz. Ama bulduk ki, bu yapılar bir galaksinin kendisinin kütlesi gibi çok sakar. Bu, karanlık madde parçacıklarının, varsa, günümüz astronomisinde teorilerin çoğunun söylediği gibi, çarpışmasız parçacıklar olacağını gösterir.
Fraser: Oh, anlıyorum, bu yüzden bu karanlık maddeye neden olabilecek gerçek parçacıklar ya çok küçük ya da o kadar zayıf etkileşiyorlar ki, birlikte boning yapmıyorlar bile. Ve birlikte bonk yaptılarsa, daha eşit bir dağılım spreyi görürsünüz. Öyleyse elde ettiğiniz bulgulara dayanarak, araştırmanızın bir sonraki aşaması ne olurdu?
Jee: Gelişmiş Anketler Kamerası programı, çok ilginç 15'ten fazla gökada kümesini içeriyor. Bunlar sadece ilk iki sonuçtur. Anket için 15 galaksi kümemizi tamamlarsak, karanlık maddenin ve normal maddenin, muhtemelen birlikte yerçekimi ile nasıl etkileşime girdiğine dair daha net bir resmimiz olacağına inanıyoruz. Ve karanlık maddenin Evrenin büyük ölçekli yapısının oluşumuna nasıl katkıda bulunduğu hakkında daha net bir fikrimiz olabilir.
Fraser: Şu ana kadar yaptığınız araştırmaya dayanarak, karanlık maddenin ne olabileceğine dair bir evcil hayvan teorisiniz var mı?
Dr. Jee: Eğer Astro-ph web sitesine giderseniz, insanların çeşitli araştırma makalelerini yükledikleri web sitesidir ve günde 10 ila 15 makale vardır. Ve bu konuda çok çekici ve mantıklı olan birçok spekülasyon var. Ama sanırım karanlık maddenin doğası bundan 10-15 yıl sonra yanıtlanabilir, ama biz hala araştırıyoruz. Araştırmamız, karanlık ve çarpışmasız parçacıklar arasında ayrım yapabilen benzeri görülmemiş bir karanlık madde çözünürlüğü vermektedir.
Fraser: Peki Hubble dışında bu işi yapabilecek başka enstrümanlar var mı?
Dr. Jee: Yerçekimi lenslerini yer tabanlı teleskopları kullanarak yapabiliriz. Aslında 1990'da insanlar ilk önce yerçekimi mercekleri kullanarak karanlık maddeyi tespit ettiler. Fakat yerçekimi lensini yer tabanlı bir teleskop kullanarak yaptığınızda çözünürlük çok düşüktür. Başka bir deyişle, atmosferik türbülans, yerçekimi merceğini bulacaktır, böylece karanlık maddenin çok yüksek kaliteli bir görüntüsünü göremeyiz. Ancak teleskopu uzayda kullanırsak, arka plan görüntüsünün şeklini bulanıklaştırmaz, böylece yerçekimi mercekleme sinyalini korursunuz. Karanlık madde dağılımının çok yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü bulabiliriz.
Fraser: Ve daha büyük bir enstrüman size daha iyi bir resim verir.
Dr. Jee: Kesinlikle. Bir sonraki teleskop JWST'dir (James Webb Uzay Teleskopu) karanlık maddenin öneminin çözünürlüğünü 10 veya daha fazla faktörle etkili bir şekilde artıracaktır.
Fraser. 10x çözünürlük ile önemli ölçüde farklı bir şey göreceğinizi düşünüyor musunuz?
Jee: Karanlık madde dağılımının küresel şekli çok fazla değişmeyecek, ancak bu durumda karanlık maddenin yapısını galaksilere göre karşılaştırabiliriz. Bu durumda, karanlık madde parçacıklarının bazı çarpışma özelliklerine sahip olup olmadığını cevaplayabiliriz. Başlangıçta bulduğum şeyin çarpışmasız hipotezle tutarlı olduğunu söyledim. Ancak karanlık madde parçacıklarının çok küçük kolektif özelliklere sahip olabileceği konusunda bazı öneriler vardır. Böylece karanlık madde ile galaksi maddesi arasındaki farkı belirleyebiliriz. Bu, normal ve karanlık madde parçacıkları arasındaki çarpışma kesitleri üzerinde birçok olası kısıtlama sağlar.
Bu araştırma 13 Aralık 2005'te Space Magazine'de yayınlandı.
