Evrenin Nasıl Biçimlendiğini Açıklayan "Zarif" Çözüm: Kozmolojinin Temel Sütunlarından Biri, Doğrudan ve Gözleme Dayalı Olarak Test Edildi!

Evrende milyarlarca galaksi var ama bunların uzaydaki dağılımları, eşit olmaktan çok uzak. Peki günümüzde evrende neden çok sayıda yapı görüyoruz ve bunlar nasıl oluşup gelişti?

Carnegie'nin Şili'deki Las Campanas Gözlemevinde, Magellan Baade Teleskobu kullanılarak yapılan, on binlerce galaksinin on yıllık incelemesi, bu temel gizemi çözmek için yeni bir yaklaşım sağladı. Carnegie'den Daniel Kelson öncülüğünde alınan sonuçlar, Kraliyet Astronomi Derneği Aylık Bildirimleri dergisinde (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) yayınlandı. Kelson, şöyle dedi:

Tanımlanamayan bir şeyi nasıl tanımlarsınız? Soruna, tamamen yeni bir yaklaşımla bakarak...

Makalenin yazarlarından biri olan Andrew Benson da şunu ekledi:

Yöntemimiz, evrenin en erken zamanlarından itibaren kütle çekiminin yapıların büyümesini nasıl yönlendirdiği konusunda yeni (ve sezgisel) fikirler sunuyor. Bu, kozmolojinin temel sütunlarından birinin doğrudan yapılmış ve gözleme dayalı bir testi.

Carnegie-Spitzer-IMACS Kızıla Kayma (Doppler etkisiyle gök cisminin yaydığı radyasyon dalga boyunda artma) Araştırması, modern galaksilerin görünümlerinin belirlendiği son 9 milyar yılda, galaksi gelişiminin etrafındaki ortamla arasındaki ilişkiyi incelemek için tasarlandı.

Pixabay

İlk galaksiler, evreni sıcak ve yüksek enerjili parçacıkların belirsiz bir çorbası olarak başlatan Big Bang'den birkaç yüz milyon yıl sonra oluştu. Bu maddeler büyük patlamanın ardından dışa doğru genişledikçe soğudu, parçacıklar ise birleşerek nötr hidrojen gazını oluşturdu. Bazı parçalar diğerlerinden daha yoğundu ve nihayetinde bunların kütle çekimleri evrenin dışa doğru olan gidişatını yendi; maddeler içe doğru çökerek kozmostaki ilk yapı kümelerini oluşturdu.

Büyük ve küçük yapıların yalnızca bazı yerlerde oluşmasına izin veren yoğunluk farklılıkları, eskiden beri süregelen bir merak konusu oldu. Ancak şimdiye kadar, astronomların son 13 milyar yıl içinde yapıların evrende nasıl geliştiğini modelleme becerileri, matematiksel sınırlamalarla karşılaştı. Benson şöyle diyor:

Evrendeki tüm parçacıklar arasında meydana gelen kütle çekim etkileşimleri, basit matematikle açıklanamayacak kadar karışık.

Yani, astronomlar ya modellerinin doğruluğunu riske atan matematiksel tahminlerde bulundu ya da (aşırı karmaşık kabul edildiği için her parçacık arasındaki tüm etkileşimleri göz önüne alamayan) galaksiler arası tüm etkileşimleri sayısal olarak modelleyen büyük bilgisayar simülasyonları kullandı. Kelson şöyle açıkladı:

İncelememizin önemli bir amacı, çeşitli uzak galaksilerde bulunan yıldızların kütlesini hesaplamak, daha sonra da bu bilgiyi evrendeki yapıların nasıl oluştuğu anlayışına yeni bir yaklaşım geliştirmek için kullanmak.

Pixabay

Carnegie'den Louis Abramson, Shannon Patel, Stephen Shectman, Alan Dressler, Patrick McCarthy, John S. Mulchaey ve Uber Technologies'den Rik Williams'ın da dahil olduğu araştırma ekibi, tekil proto-yapıların gelişiminin hesaplanabileceği ve ardından tüm uzayda ortalamalarının bulunabileceğini ilk kez gösterdi.

Bu inceleme, daha yoğun yapıların daha hızlı, daha az yoğun olanların ise daha yavaş geliştiğini gösterdi.

Akabinde, olayları geçmişe doğru inceleyerek yoğunluktaki dalgalanmaların -zamanla günümüzde gördüğümüz galaksilerin dağılımlarını belirleyen büyük yapılara dönüşecek olan- orijinal dağılımlarını ve büyüme oranlarını belirleyebildiler.

Aslında, ekibin çalışmaları, yoğunluktaki dalgalanmaların gerçek evrende neden ve nasıl bu şekilde geliştiğine dair basit ama doğru bir açıklama sundu ve aynı zamanda evrenin başlangıcı konusundaki anlayışımızı destekleyen hesaplama tabanlı çalışmalara katkı sağladı. Kelson şöyle diyor:

O kadar basit ki, gerçek bir zarafeti var.

Araştırmanın bulguları, Las Campanas'ta yapılan çok sayıda gözlem gecesinin tahsisi olmadan elde edilemezdi. Rasathanelerin müdürü olan John Mulchaey şunu söyledi:

Birçok kurum, bu kapsamda bir projeyi tek başına üstlenebilecek kapasiteye sahip olamazdı. Ama Magellan Teleskopları'mız sayesinde bu araştırmayı yürütebildik ve klasik bir soruyu yanıtlamak adına bu yeni yaklaşımı yaratabildik.

Kelson ise, son olarak şunları diyor:

Bu projenin, Carnegie gibi bir kurumun kaynaklarına ihtiyaç duyduğuna şüphe olmasa da Ulusal Optik-Kızılötesi Astronomi Araştırma Laboratuvarının bünyesinde olan Kitt Peak ve Cerro Tololo'da elde ettiğimiz çok sayıda ekstra kızılötesi görüntü olmadan da bunları başaramazdık.