Galaksi kümelerinin kütlesini belirleme
Kozmolojideki en önemli amaç, matematiksel olarak en yetkin olanlar için bile göz korkutucu bir egzersiz olan evrendeki toplam madde miktarını tam olarak ölçmektir. Kaliforniya Üniversitesi, Riverside’daki bilim adamları tarafından yönetilen bir ekip şimdi tam da bunu yaptı.
Astrophysical Journal’da yayınlanan raporda ekip, maddenin evrendeki toplam madde ve enerji miktarının% 31’ini oluşturduğunu, geri kalanının ise karanlık enerjiden oluştuğunu belirledi.
İlk yazar Mohamed Abdullah, “Bu miktardaki maddeyi bağlam içine koymak gerekirse, evrendeki tüm madde uzaya eşit bir şekilde yayılmış olsaydı, bu, metreküp başına yalnızca yaklaşık altı hidrojen atomuna eşit bir ortalama kütle yoğunluğuna karşılık gelirdi” dedi. UCR Fizik ve Astronomi Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi. “Ancak, maddenin% 80’inin aslında karanlık madde olduğunu bildiğimiz için, gerçekte, bu maddenin çoğu hidrojen atomlarından değil, kozmologların henüz anlamadığı bir tür maddeden oluşuyor.”
Abdullah, evrendeki toplam madde miktarını belirlemek için kanıtlanmış bir tekniğin, birim hacim başına gözlenen galaksi kümelerinin sayısını ve kütlesini sayısal simülasyonlardan gelen tahminlerle karşılaştırmak olduğunu açıkladı. Günümüz galaksi kümeleri milyarlarca yıldır kendi kütleçekimi altında çökmüş maddeden oluştuğu için, şu anda gözlemlenen küme sayısı, kozmolojik koşullara ve özellikle de toplam madde miktarına çok duyarlıdır.
Abdullah, “Daha yüksek bir madde yüzdesi daha fazla küme ile sonuçlanır.” Dedi. “Ekibimiz için ‘Goldilocks’ mücadelesi, küme sayısını ölçmek ve ardından hangi cevabın ‘doğru’ olduğunu belirlemekti. Ancak herhangi bir gökada kümesinin kütlesini doğru bir şekilde ölçmek zordur çünkü maddenin çoğu karanlıktır, bu yüzden onu teleskoplarla göremeyiz. “
Bu zorluğun üstesinden gelmek için, UCR liderliğindeki gökbilimciler ekibi ilk olarak, üye galaksilerin yörüngelerini kullanarak bir galaksi kümesinin kütlesini ölçmek için kozmolojik bir araç olan “GalWeight” ı geliştirdi. Araştırmacılar daha sonra araçlarını, halka açık bir galaksi kümeleri kataloğu olan “GalWCat19” oluşturmak için Sloan Digital Sky Survey (SDSS) gözlemlerine uyguladılar. Son olarak, evrendeki toplam madde miktarını belirlemek için yeni kataloglarındaki küme sayısını simülasyonlarla karşılaştırdılar.
Abdullah’ın laboratuvarında çalıştığı UCR’de fizik ve astronomi profesörü olan Gillian Wilson, “Galaksi kümesi tekniği kullanılarak şimdiye kadar yapılmış en hassas ölçümlerden birini yapmayı başardık,” dedi. “Ayrıca bu, kozmik mikrodalga arka plan anizotropileri, baryon akustik salınımları, Tip Ia süpernovaları veya yerçekimsel mercekleme gibi kümesiz teknikler kullanan ekipler tarafından elde edilenlerle uyumlu bir değer elde eden galaksi yörünge tekniğinin ilk kullanımıdır.”
Üçüncü ortak yazar, sayısal simülasyonlar ve kozmoloji uzmanı Anatoly Klypin, “GalWeight galaksi yörünge tekniğimizi kullanmanın büyük bir avantajı, ekibimizin daha dolaylı, istatistiksel yöntemlere güvenmek yerine her küme için ayrı ayrı bir kütle belirleyebilmesiydi,” dedi. .
UCR liderliğindeki ekip, ölçümlerini farklı teknikler kullanan diğer ekiplerinkilerle birleştirerek, maddenin evrendeki toplam madde ve enerji miktarının% 31,5 ± 1,3’ünü oluşturduğu sonucuna vararak en iyi birleşik değeri belirleyebildi.