Evrenimiz inanılmaz derecede geniş, çoğunlukla gizemli ve genellikle kafa karıştırıcı. Hem büyük hem de küçük ölçeklerde şaşırtıcı sorularla çevriliyiz. Elbette, parçacık fiziğinin Standart Modeli gibi, (en azından fizikçiler) temel atomaltı etkileşimleri anlamamıza yardımcı olan bazı cevaplarımız ve evrenin nasıl başladığına dair Big Bang teorisi, geçmişte kozmik bir hikayeyi bir araya getiriyor 13.8 milyar yıl.
Ancak bu modellerin başarılarına rağmen, yapacak çok işimiz var. Örneğin, dünyada karanlık enerji nedir, evrenin gözlenen hızlandırılmış genişlemesinin arkasındaki itici güce verdiğimiz isim? Ölçeğin karşı ucunda, hiçbir şeyle pek etkileşime girmeden kozmostan fışkıran ve yakınlaşan nötrinolar tam olarak nedir?
İlk bakışta, bu iki soru ölçek ve doğa ve bu sorulara cevap vermemiz gerektiğini varsayabileceğimiz her şeyden çok farklı görünüyor.
Ancak, tek bir deney her ikisine de cevap verebilir. Bir Avrupa Uzay Ajansı teleskobu, karanlık enerjinin şiddetli olduğu düşünülen 10 milyar yıl gibi uzun bir zaman zarfında karanlık evreni haritalamak için ayarlandı. Hadi kazalım.
Büyük git ve eve git
Kazmak için yukarıya bakmamız gerekiyor. Yol yukarı. Evrenimizin geniş, parlak bir örümcek ağına benzediği galaksilerden çok, çok daha büyük ölçeklerde (burada milyarlarca ışık yılı konuşuyoruz, millet). Dışında, bu örümcek ağı ipekten değil galaksilerden yapılmıştır. Yoğun, beceriksiz düğümleri birbirine bağlayan uzun, ince gökada dalları. Bu düğümler kümeler, hareketli gökada şehirleri ve binlerce gökada üzerine binlerce sıcak, zengin gaz - muazzam, geniş duvarlardır. Ve bu yapılar arasında, evrendeki hacmin çoğunu kaplayan büyük kozmik boşluklar, hiçbir şeyle dolu göksel çöller var.
Buna kozmik ağ denir ve evrendeki en büyük şeydir.
Bu kozmik ağ milyarlarca yıl boyunca doğadaki en zayıf güç olan yerçekimi tarafından yavaşça inşa edildi. Evren mevcut büyüklüğünün en küçük kısmı olduğunda, neredeyse mükemmel bir şekilde tekdüzeydi. Ancak burada "neredeyse" önemlidir: Yoğunlukta noktadan noktaya küçük farklılıklar vardı, evrenin bazı köşeleri ortalamadan biraz daha kalabalık, diğerleri ise biraz daha az kalabalıktı.
Zamanla, yerçekimi inanılmaz şeyler yapabilir. Kozmik ağımız söz konusu olduğunda, ortalamadan biraz daha yüksek olan yoğun bölgeler, biraz daha güçlü olan yerçekimine sahipti, çevrelerini onlara çekti, bu kümeleri daha çekici hale getirdi, bu da daha fazla komşu çekti, vb. yakında.
Bu süreci bir milyar yıl ileri götürün ve kendi kozmik ağınızı geliştirdiniz.
Evrensel bir tarif
Bu genel resim: Kozmik bir ağ oluşturmak için bazı “şeylere” ve biraz yer çekimine ihtiyacınız var. Ama gerçekten ilginç olduğu yer detaylarda, özellikle de detaylarda.
Farklı madde türleri toplanır ve farklı yapılar oluşturur. Bazı maddeler kendi başlarına karışabilir ya da bulaşmadan önce fazla ısıyı gidermeleri gerekirken, diğerleri en yakın partiye kolayca katılabilirler. Bazı madde türleri yerçekiminin işini verimli bir şekilde yapabileceği kadar yavaş hareket ederken, diğer madde türleri o kadar filo ve çeviktir ki yerçekimi zayıf ellerini zorlukla alabilir.
Kısacası, evrenin bileşenlerini değiştirirseniz, farklı görünen kozmik ağlara sahip olursunuz. Bir senaryoda, boşlukların kozmos tarihinin başlarında tamamen hakim olduğu ve hiçbir küme oluşmadan başka bir senaryoya kıyasla daha zengin kümeler ve daha az boş boşluk olabilir.
Özellikle ilgi çekici bir bileşen, daha önce sözü edilen hayalet parçacık olan nötrinodur. Nötrino çok hafif olduğu için neredeyse ışık hızında gider. Bunun evrendeki yapıları "yumuşatma" etkisi vardır: Yerçekimi işini yapamaz ve nötrinoları kompakt küçük toplara çekemez. Yani, evrene çok fazla nötrino eklerseniz, tüm galaksiler gibi şeyler erken evrende oluşamaz hale gelir.
Küçük sorunlar, büyük çözümler
Bu, kozmik ağın kendisini nötrinoları incelemek için dev bir fizik laboratuvarı olarak kullanabileceğimiz anlamına gelir. Ağın yapısını inceleyerek ve çeşitli bölümlerine (kümeler, boşluklar vb.) Ayırarak, nötrinolar üzerinde şaşırtıcı derecede doğrudan bir tutuş elde edebiliriz.
Sadece bir niggling sorunu var: Nötrinolar evrendeki tek bileşen değil. Büyük bir kafa karıştırıcı faktör, karanlık enerjinin varlığı, evrenimizi parçalayan gizemli güçtür. Ve şüphelendiğiniz gibi, bu kozmik ağı önemli bir şekilde etkiler. Sonuçta, hızla genişleyen bir evrende büyük yapılar inşa etmek biraz zor. Ve kozmik ağın yalnızca bir bölümüne bakarsanız (örneğin, galaksi kümeleri), o zaman her ikisi de " şey."
Astronomlar, önceden basılmış arXiv dergisinde çevrimiçi olarak yayınlanan bir makalede, gökbilimciler, Avrupa Uzay Ajansı'nın Öklid misyonu gibi gelecek galaksi anketlerinin hem nötrino hem de karanlık enerji özelliklerini ortaya çıkarmaya nasıl yardımcı olacağını açıkladı. Euclid uydusu kozmik ağın çok geniş bir portresini çizerek milyonlarca gökadanın yerini haritalandıracak. Ve bu yapı içinde, nötrinolar ve karanlık enerji gibi içeriklerine bağlı bir geçmiş olan evrenimizin tarihine işaret ediyor.
Evrendeki en yoğun, en yoğun yerlerin (galaksi kümeleri) ve kozmostaki en boş, en boş yerlerin (boşluklar) bir kombinasyonuna bakarak, hem karanlık enerjinin doğasına (bir çağın habercisi olacak) cevaplar alabiliriz yepyeni fizik bilgisinin) ve nötrinoların doğası (aynı şeyi yapacak). Örneğin, karanlık enerjinin kötüleştiğini, iyileştiğini, hatta belki de aynı olduğunu öğrenebiliriz. Ve ne kadar büyük nötrinoların olduğunu ya da kaçının evren etrafında dalgalandığını öğrenebiliriz. Ama ne olursa olsun, aslında bakana kadar ne alacağımızı söylemek zor.
Paul M. Sutter astrofizikçi Ohio Eyalet Üniversitesi, birşeyin sahibi Bir Uzay Adamına Sorun ve Uzay Radyove yazarı Evrendeki Yeriniz.
