Fotoğraf kredisi: NASA
Erken evreni incelemek isteyen gökbilimciler temel bir sorunla karşı karşıyadır. İlk yıldızlar oluşmadan önce “karanlık çağlarda” neler olduğunu nasıl gözlemliyorsunuz? Kuramcılar Abraham Loeb ve Matias Zaldarriaga (Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi) bir çözüm buldular. Gökbilimcilerin ilk evrendeki ilk atomları, gölgelerini arayarak tespit edebildiklerini hesapladılar.
Gölgeleri görmek için bir gözlemci, rekombinasyon çağından kalan radyasyon olan kozmik mikrodalga arka planını (SPK) incelemelidir. Evren yaklaşık 370.000 yaşındayken, elektronların ve protonların birleşmesi için yeterince soğudu, nötr hidrojen atomlarına birleşti ve Big Bang'den kalan kalıntı SPK radyasyonunun son 13 milyar yıl boyunca kozmos boyunca neredeyse engellenmeden seyahat etmesine izin verdi.
Zaman içinde, bazı SPK fotonları hidrojen gazı kümeleriyle karşılaştı ve emildi. Daha az fotonlu bölgeler (hidrojenle gölgeli bölgeler) arayarak astronomlar, maddenin erken evrendeki dağılımını belirleyebilirler.
Loeb, “Mikrodalga gökyüzü üzerine, evrenin başlangıç koşullarını mükemmel bir hassasiyetle öğretebilecek çok büyük miktarda bilgi var” dedi.
Enflasyon ve Karanlık Madde
SPK fotonlarını absorbe etmek için hidrojen sıcaklığı (özellikle uyarma sıcaklığı) SPK radyasyonunun sıcaklığından daha düşük olmalıdır - koşullar sadece evren 20 ila 100 milyon yıl arasında olduğunda (Evren yaşı: 13.7 milyar yıl). Tesadüfen, bu aynı zamanda herhangi bir yıldızın veya galaksinin oluşumundan çok önce ve sözde “karanlık çağlar” a benzersiz bir pencere açıyor.
SPK gölgelerinin incelenmesi, gökbilimcilerin Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) uydusu gibi cihazları kullanarak mümkün olandan çok daha küçük yapıları gözlemlemelerine olanak tanır. Gölge tekniği günümüz evreninde 30.000 ışık yılı kadar küçük hidrojen kümelerini veya ilkel evrende sadece 300 ışık yılı eşdeğerini tespit edebilir. (Ölçek, evren genişledikçe büyümüştür.) Bu çözünürlük, WMAP'nin çözünürlüğünden 1000 kat daha iyi bir faktördür.
“Bu yöntem, çok erken evrenin fiziğine, yani maddenin dağılımındaki dalgalanmaların üretildiğine inanılan enflasyon çağına bir pencere sunuyor. Ayrıca, nötrinoların veya bilinmeyen bazı parçacıkların evrendeki 'karanlık madde' miktarına önemli ölçüde katkıda bulunup bulunmadığını belirleyebiliriz. Enflasyon döneminde olan ve karanlık madde olan bu sorular, yanıtları evrenin doğası hakkında temel bilgiler verecek olan modern kozmolojide kilit problemlerdir ”dedi.
Gözlemsel Bir Meydan Okuma
Hidrojen atomları, 21 santimetre (8 inç) dalga boyunda CMB fotonları emer. Evrenin genişlemesi, kırmızıya kayma adı verilen bir fenomende dalga boyunu uzatır (çünkü daha uzun bir dalga boyu daha kırmızıdır). Bu nedenle, erken evrenden 21 cm'lik bir emilimi gözlemlemek için, gökbilimciler elektromanyetik spektrumun radyo bölümünde 6 ila 21 metre (20 ila 70 feet) daha uzun dalga boylarına bakmalıdır.
Radyo dalga boylarında SPK gölgelerini gözlemlemek, ön plan gökyüzü kaynaklarının karışması nedeniyle zor olacaktır. Doğru veri toplamak için gökbilimcilerin Düşük Frekans Dizisi (LOFAR) ve Kare Kilometre Dizisi (SKA) gibi yeni nesil radyo teleskoplarını kullanmaları gerekecektir. Gözlemler bir meydan okuma olsa da, potansiyel getirisi harika.
“Çıkarılmayı bekleyen altın bir bilgi madeni var. Tam tespiti deneysel olarak zor olsa da, bunun var olduğunu ve yakın gelecekte ölçmeye çalışabileceğimizi bilmek faydalıdır ”dedi.
Bu araştırma, bir sonraki Fiziksel İnceleme Mektupları sayısında yayınlanacaktır ve şu anda http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312134 adresinden çevrimiçi olarak erişilebilir.
Merkezi Cambridge'de bulunan Mass., Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi, Smithsonian Astrofizik Gözlemevi ile Harvard Koleji Gözlemevi arasında ortak bir işbirliğidir. Altı araştırma bölümüne ayrılmış olan CfA bilim adamları, evrenin kökenini, evrimini ve nihai kaderini inceliyorlar.
Orijinal Kaynak: Harvard CfA Haber Bülteni
