Astronomlar, evrenin erken dönemlerini aydınlatan parlak bir "ışık denizi"ni ortaya çıkaran, şimdiye kadar yapılmış en doğru ve kapsamlı kozmik haritalardan birini üretti.
Diğer evren haritalarından farklı olarak, bu 3 boyutlu temsil tek bir elementin yaydığı ışıktan oluşuyor: Hidrojen, evrenin en basit ve en bol elementi. Hidrojen, çevresindeki yıldızlardan gelen enerjiyle uyarıldığında belirli bir dalga boyunda ışık yayar.
Geniş bir gökyüzü parçasındaki bu ışığı ölçerek, astronomlar evrenin 9 ila 11 milyar yıl öncesine, yoğun yıldız oluşumunun yaşandığı bir döneme ait görünümüne dair bir ipucu elde etti.
Yakın zamanda yayımlanan bir bilimsel makalede detaylandırılan bu yeni araştırma, karanlık enerjinin ve kütleçekiminin evreni nasıl şekillendirdiğini aydınlatmayı amaçlayan bir gökyüzü taraması olan Hobby-Eberly Teleskopu Karanlık Enerji Deneyi'nin (HETDEX) bir parçası. Araştırmacılar, şimdi simülasyonlarını bu yeni verilerle karşılaştırarak kozmolojik modellerin gözlemlerden nasıl farklılaştığını değerlendirebilecek.
'Bebek Evreni' Görmenin Heyecan Verici Bir Yolu
Hidrojen atomları yıldız radyasyonuyla bombardımana uğradığında uyarılır ve elektromanyetik spektrumun ultraviyole kısmında belirli bir dalga boyu olan Lyman-alfa ışığını yayar.
Büyük ve parlak galaksiler daha kolay tespit edilebilirken, daha soluk galaktik yapılar ve yıldızları ve galaksileri oluşturan devasa yıldızlararası gaz bulutları bugüne kadar büyük ölçüde tespit edilememişti.
Gelişmekte olan kozmosu kaplayan ışık denizini ortaya çıkarmak için araştırmacılar, farklı elementler tarafından verilen karakteristik dalga boylarına veya spektral emisyonlara odaklanan çizgi yoğunluk haritalama (line-intensity mapping) adı verilen bir teknik kullandı. Bu sayede astronomlar, çizgi haritalamayı kullanarak bu belirli elementlerin kozmos boyunca konsantrasyonunu ve dağılımını haritalayabilir, böylece uyarılmış hidrojen atomları tarafından aydınlatılan parlak galaksilerin ve parlayan gaz bulutlarının bir haritasını oluşturabilirler.
Kozmoloji 'Geriye Doğru Zoom Yapmak' Demektir
Bireysel galaksiler, yıldızlar veya diğer ayrı gök cisimleri incelenirken, astronomlar yakınlaşarak özelliklerini analiz ederler. Ancak kozmoloji, geriye doğru uzaklaşmayı gerektirir. Buna uygun olarak, HETDEX taraması bireysel galaksileri değil, belirli bir gökyüzü bölgesindeki her nesnenin birleşik ışığını gözlemler. Sonuç olarak, astronomlar aynı anda çok sayıda galaksi ve galaksilerarası gaz bulutundan entegre veriler toplayabilirler.
Bu çalışmanın ortak yazarlarından biri, bir açıklamada, "Uçaktayken aşağı baktığınızı hayal edin," dedi. "Galaksi taramalarının 'geleneksel' yolu yalnızca en parlak şehirleri haritalamak gibidir: büyük nüfus merkezlerinin nerede olduğunu öğrenirsiniz, ancak banliyölerde ve küçük kasabalarda yaşayan herkesi kaçırırsınız. Yoğunluk haritalaması ise aynı sahneyi lekeli bir uçak penceresinden görmek gibidir: Daha bulanık bir resim elde edersiniz, ancak yalnızca en parlak noktaları değil, tüm ışığı yakalarsınız."
Karanlık enerjiyi anlamak ve 1 milyondan fazla parlak galaksiyi haritalamak için yapılan bu çabada HETDEX, "2.000 dolunaydan daha büyük bir alana yayılmış 600 milyondan fazla spektrum topladı ve benzeri görülmemiş bir veri seti oluşturdu" diye belirtti araştırmacılar.
Kozmik Haritalamanın Altın Çağı
HETDEX tarafından mümkün kılınan haritalama yöntemi, kozmolojinin itici güçlerini ve kütlenin evren boyunca nasıl dağıldığını incelemek için başka bir yol sunuyor.
Çalışmanın ortak yazarlarından biri, "Bu yeni 3 boyutlu haritalar, galaksilerin nasıl kümelendiğini incelememize olanak tanıyor," dedi. "Galaksileri bir araya getiren suçlu kütleçekimidir. Bu nedenle, kümelenme özelliklerini inceleyerek, kütleçekiminin özelliklerini ve ne kadar kütle olduğunu anlıyoruz."
Galaktik yapıları toplu olarak görmek, evrenin geniş ölçekli yoğunluk dalgalanmalarını ölçmek ve evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli varlık olan karanlık enerjinin etkisini araştırmak için paha biçilmezdir.
Eski galaksilerden gelen sinyalleri tespit etmek doğal olarak zordur, ancak "ön plandaki soluk galaksiler, dedektörden gelen gürültü, analiz teknikleri tarafından üretilen artefaktlar, Ay gibi dağınık ışık kaynakları, Dünya atmosferinden gelen zayıf soğurma/emisyon çizgileri gibi diğer her şeyden gelen zayıf sinyali hariç tutmak daha da zordur" dedi, çalışmanın ortak yazarlarından biri.
Bir sonraki adım, gürültü azaltma tekniklerini iyileştirmek ve istenen sinyalleri çok sayıda astronomik ve Dünya kökenli kirleticiden ayırmak olacaktır. Araştırmacılar daha sonra kütleçekim modellerini daha sağlam bir şekilde sınırlamak için kozmik evrimin izleyicileri olarak daha soluk kaynakları ve daha düşük kütleli nesneleri kullanabilirler.
"Hobby-Eberly öncü bir teleskoptur," dedi. "Ve çevrimiçi gelen yeni, tamamlayıcı enstrümanlarla, kozmosu haritalamak için bir altın çağa giriyoruz."
