Don Lincoln, ABD Enerji Bakanlığı'nın ülkenin en büyük Büyük Hadron Çarpıştırıcısı araştırma kurumu olan Fermilab'ın kıdemli bilim insanıdır. Ayrıca halk için bilim hakkında yazıyor.Büyük Hadron Çarpıştırıcısı: Higgs Bozonunun Olağanüstü Hikayesi ve Aklınızı Uçuracak Diğer Şeyler"(Johns Hopkins University Press, 2014). Onu takip edebilirsinizFacebook. Lincoln bu yazıyı Live Science'ınUzman Sesleri: Op-Ed ve Analizler.
Kayıtları tuttuğumuz sürece, insanlık gece gökyüzüne hayran kaldı. Tanrıların iradesini belirlemek ve hepsinin anlamını merak etmek için göklere baktık. Yardımsız gözle görebildiğimiz sadece 5.000 yıldız, insanlığın bin yıl boyunca yoldaşları oldu.
Modern astronomik tesisler bize evrenin sadece binlerce yıldızdan ibaret olmadığını gösterdi - sadece galaksimizdeki trilyonlarca galaksiyle yüzlerce milyar yıldızdan oluşuyor. Gözlemevleri bize evrenin doğuşu ve evrimi hakkında bilgi verdiler. Ve 3 Ağustos'ta, yeni bir tesis ilk önemli duyurusunu yaptı ve evren anlayışımıza katkıda bulundu. Görünmez olanı görmemizi sağlar ve maddenin evrendeki dağılımının beklentilerden biraz farklı olduğunu gösterdi.
Karanlık Enerji Araştırması (DES), evrenin tarihi hakkındaki soruları yanıtlamak için uzak galaksileri incelemek üzere beş yıllık bir göreve başlayan yaklaşık 400 bilim insanının işbirliğidir. Şili Andes'deki Cerro Tololo Amerikanlararası Gözlemevi'nde Victor M. Blanco 4 metrelik teleskopa bağlı Karanlık Enerji Kamerasını (DEC) kullanıyor. DEC, ABD'de, Batavia, Illinois yakınlarındaki Fermilab'da toplandı ve gökadaları o kadar uzakta görüntüleyebilen 570 megapiksel bir kamera, ışıklarının en görünür yıldızların milyonda biri kadar parlak olduğu anlaşılıyor.
Karanlık enerji ve karanlık madde
DES, evrendeki itici bir yerçekimi formu olan önerilen bir enerji alanı olan karanlık enerjiyi araştırıyor. Yerçekimi karşı konulmaz bir çekim yaparken, karanlık enerji evreni sürekli artan bir hızla genişlemeye iter. Etkisi ilk olarak 1998'de gözlendi ve hala doğası hakkında birçok sorumuz var.
Bununla birlikte, güney gece gökyüzündeki 300 milyon galaksinin yerini ve mesafesini ölçerek, anket karanlık madde adı verilen başka bir astronomik gizem hakkında önemli açıklamalar yapabilecektir. Karanlık maddenin, evrende sıradan maddeden beş kat daha yaygın olduğu düşünülmektedir. Yine de ışık, radyo dalgaları veya herhangi bir elektromanyetik enerji ile etkileşime girmez. Ve gezegenler ve yıldızlar gibi büyük bedenler oluşturmak için toplanıyor gibi görünmüyor.
Karanlık maddeyi doğrudan görmenin bir yolu yoktur (dolayısıyla adı). Bununla birlikte, etkileri, galaksilerin ne kadar hızlı döndüğünü analiz ederek dolaylı olarak görülebilir. Galaksilerin görünür kütlesi tarafından desteklenen dönme hızlarını hesaplarsanız, gerektiğinden daha hızlı döndüklerini keşfedeceksiniz. Tüm haklara göre, bu galaksiler parçalanmalıdır. On yıllarca süren araştırmalardan sonra gökbilimciler, her galaksinin, galaksileri bir arada tutan ek yerçekimini üreten karanlık madde içerdiği sonucuna vardılar.
Evrendeki karanlık madde
Bununla birlikte, evrenin çok daha büyük ölçeğinde, bireysel galaksileri incelemek yeterli değildir. Başka bir yaklaşıma ihtiyaç vardır. Bunun için gökbilimciler yerçekimi mercekleri denilen bir teknik kullanmalıdır.
Yerçekimi mercekleri 1916'da Albert Einstein tarafından tahmin edildi ve ilk olarak 1919'da Sir Arthur Eddington tarafından gözlemlendi. Einstein'ın genel görelilik teorisi, yaşadığımız yerçekiminin gerçekten uzay-zaman eğriliğinden kaynaklandığını söylüyor. Işık uzayda düz bir çizgide ilerlediğinden, eğer uzay-zaman kavisliyse, bir gözlemciye ışık uzayda kavisli bir yoldan gidiyormuş gibi bakar.
Bu fenomen, evrendeki karanlık maddenin miktarını ve dağılımını incelemek için kullanılabilir. Arkasında daha uzakta başka bir galaksi (gözlenen galaksi olarak adlandırılır) olan uzak bir galaksiye (mercek galaksisi denir) bakan bilim adamları, gözlemlenen galaksinin çarpık bir görüntüsünü görebilirler. Bozulma mercek galaksisinin kütlesi ile ilgilidir. Mercek gökadasının kütlesi görünür madde ve karanlık maddenin bir kombinasyonu olduğu için, yerçekimi mercekleme bilim adamlarının karanlık maddenin varlığını ve dağılımını evrenin kendisi kadar büyük ölçeklerde doğrudan gözlemlemelerini sağlar. Bu teknik aynı zamanda, büyük bir ön plan gökada kümesi, bu ölçüm için kullanılan teknik olan daha uzak gökadaların kümelerinin görüntülerini bozduğunda da işe yarar.
Topaklı ya da değil?
DES işbirliği yakın zamanda tam olarak bu tekniği kullanarak bir analiz yayınladı. Ekip, Dünya'dan dört farklı mesafede 26 milyon gökada örneğine baktı. Yakın gökadalar, daha uzaktaki gökadaları mercek altına aldı. Bu tekniği kullanarak ve tüm galaksilerin görüntülerinin çarpıtılmasına dikkatle bakarak, görünmez karanlık maddenin dağılımını ve son 7 milyar yıl içinde nasıl hareket ettiğini ve toplandığını veya Evren.
Beklendiği gibi, evrenin karanlık maddesinin "topaklı" olduğunu buldular. Ancak, bir sürpriz vardı - önceki ölçümlerin tahmin ettiğinden biraz daha az topaklıydı.
Bu çelişkili ölçümlerden biri, kozmik mikrodalga arkaplanı (CMB) adı verilen Big Bang'den sonraki en erken zamandan kalan radyo sinyalinden gelir. SPK, 380.000 yaşındayken kozmostaki enerjinin dağılımını içerir. 1998'de, Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) işbirliği, SPK'nın mükemmel bir şekilde tek tip olmadığını, aksine 100.000'de 1 parçadan üniform olan sıcak ve soğuk noktalara sahip olduğunu açıkladı. Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası (WMAP) ve Planck uyduları COBE ölçümlerini doğruladı ve geliştirdi.
SPK'nın yayıldığı zaman ile DES tarafından incelenen 7 milyar yıl boyunca, evrenin bu daha sıcak bölgeleri kozmosun yapısının oluşumunu gerçekleştirdi. SPK'da yakalanan tekdüze olmayan enerji dağılımı, yerçekiminin kuvvetlendirme kuvveti ile birleştiğinde, evrendeki bazı noktaların daha yoğun olmasına ve diğerlerinin daha az olmasına neden oldu. Sonuç, çevremizde gördüğümüz evren.
SPK karanlık maddenin dağılımını basit bir nedenden ötürü öngörmektedir: Maddenin evrenimizdeki dağılımı günümüzde dağılımına bağlıdır. Sonuçta, geçmişte bir madde yığını olsaydı, bu madde yakındaki maddeyi çekecek ve yığın büyüyecekti. Benzer şekilde, eğer uzak bir geleceğe projeksiyon yapacaksak, maddenin dağılımı bugün aynı nedenden ötürü yarınınkiyi etkileyecektir.
Bu nedenle, bilim adamları evrenin 7 milyar yıl sonra nasıl görünmesi gerektiğini hesaplamak için Büyük Patlama'dan sonra 380.000 yıl içinde SPK ölçümlerini kullandılar. Tahminleri DES ölçümleriyle karşılaştırdıklarında, DES ölçümlerinin tahminlerden biraz daha az topaklı olduğunu bulmuşlardır.
Eksik resim
Bu büyük bir anlaşma mı? Olabilir. İki ölçümdeki belirsizlik veya hata, istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde katılmamaları anlamına gelecek kadar büyüktür. Bunun basitçe anlamı, hiç kimsenin iki ölçümün gerçekten aynı fikirde olmadığından emin olamayacağıdır. Tutarsızlıklar, verilerdeki istatistiksel dalgalanmalardan veya dikkate alınmayan küçük enstrümantal etkilerden tesadüfen ortaya çıkabilir.
Çalışmanın yazarları bile burada dikkatli olmayı önerebilir. DES ölçümleri henüz hakemlikten geçirilmedi. Bildiriler yayına sunuldu ve sonuçlar konferanslarda sunuldu, ancak hakem raporları gelene kadar kesin sonuçlar beklenmelidir.
Peki, gelecek nedir? DES'in dört yıllık verileri kaydedilen beş yıllık bir görevi vardır. Kısa süre önce açıklanan sonuç sadece ilk yılın değerini kullanır. Daha yeni veriler halen analiz edilmektedir. Ayrıca, tam veri seti gökyüzünün 5.000 kare derecesini kapsayacakken, son sonuç sadece 1.500 kare dereceyi kapsıyor ve zamanın sadece yarısını gösteriyor. Böylece hikaye açıkça tamamlanmış değil. Belki de 2020 yılına kadar tüm veri setinin analizi beklenmeyecektir.
Yine de, bugün elde edilen veriler zaten evrenin evrimi hakkındaki anlayışımızda olası bir gerilim olduğu anlamına gelebilir. Ve daha fazla veri analiz edilirken bu gerilim ortadan kalksa bile, DES işbirliği diğer ölçümleri yapmaya devam ediyor. Adındaki "DE" harflerinin karanlık enerjiyi temsil ettiğini unutmayın. Bu grup nihayetinde bize geçmişte karanlık enerjinin davranışı ve gelecekte ne görmeyi bekleyebileceğimiz hakkında bir şeyler anlatabilecek. Bu son ölçüm, bilimsel olarak büyüleyici bir zaman olması beklenen şeyin sadece başlangıcıdır.
Makalenin bu versiyonu aslen Live Science'da yayınlandı.
