Evrenin Derinliklerinde Yeni Bir Keşif: Karanlık Evrende Gizli Bilgiler
Evrenin derinliklerine yayılan galaksi haritalarında gizli bilgiler gün yüzüne çıkmayı bekliyor. Tokyo Üniversitesi’nden gökbilimci Minh Nguyen’in liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu üç boyutlu haritaları incelemek için devrim niteliğinde bir yöntem geliştirdi. Bu yenilikçi teknik, karanlık madde ve karanlık enerjiyi kapsayan “karanlık evren” anlayışımızı köklü bir şekilde değiştirebilir. Öncelikle, burada kullandığımız “karanlık” teriminin bir rengi ifade etmediğini, aksine bir metafor olduğunu belirtmek önemlidir. “Karanlık”, bu fenomenlerin doğasının büyük ölçüde bilinmemesi ve gözlemlerle doğrudan tespit edilememesinden kaynaklanmaktadır.
Geçmişte gökbilimciler, galaksi araştırmalarını genellikle iki boyutlu görüntüler üzerinden yürütmekteydi. Ancak günümüzde, çoklu nesne spektroskopisi ile galaksilerin kırmızıya kayma ölçümleri yapılmakta ve böylece onların uzaklıkları ile konumları üç boyutlu olarak haritalandırılabilmektedir. Bu yenilik, evrenin geniş ölçekli yapısını daha doğru bir şekilde modellememize olanak tanımaktadır. Fakat, bu üç boyutlu verileri istatistiksel olarak analiz etmek ciddi bir hesaplama gücü gerektirmektedir. Geleneksel olarak, bu tür veriler “n-nokta korelasyon fonksiyonları” adı verilen yöntemlerle sıkıştırılmaktaydı, ancak bu sıkıştırma işlemi bazı kritik bilgilerin kaybolmasına yol açabilmektedir.
Veriler Kaybolmadan Analiz Yapmak Mümkün Hale Geldi
Nguyen ve ekibi, “Alan Düzeyinde Çıkarım” (Field-Level Inference – FLI) adı verilen bir teknik ve “LEFTfield” adlı bir algoritma çerçevesi kullanarak bu sorunu çözmeyi başardı. Bu yöntem, galaksilerin ve karanlık maddenin büyüme ve kümeleşme süreçlerini evrenin erken dönemlerinden günümüze kadar simüle etmektedir. Ekip, bu yeni yöntemin daha önce sıkıştırma nedeniyle gözden kaçan önemli bilgileri açığa çıkardığını gösterdi ve bu başarıları ile Buchalter Kozmoloji Ödülleri’nde üçüncülük elde etti. Nguyen, “Alan Düzeyinde Çıkarım ile doğrudan bir 3D galaksi haritası ile çalışıyoruz” diyor. Bu haritalar, bilgisayarda üç boyutlu piksellerden (voxels) oluşan bir ızgara şeklinde temsil edilmektedir.
FLI yöntemi, bu üç boyutlu yapının karanlık madde ve galaksi dağılımı açısından nasıl olması gerektiğini standart kozmoloji modeline dayanarak tahmin etmekte ve bu tahminleri gözlemlenen galaksi konumlarıyla eşleştirmeye çalışmaktadır. Nguyen ve ekibi, bu yöntemi ilk kez Almanya’daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü’nde bir ekiple birlikte, karanlık madde halo haritaları üzerinde test etti. Bu halo yapıları, galaksilerin ve galaksi kümelerinin etrafını saran devasa karanlık madde bulutları olarak tanımlanabilir. Halo’ları, gözle görülebilen maddenin galaksilere dönüştüğü iskelet yapılarına benzetmek mümkündür.
5 Kata Kadar Daha Fazla Ayrıntı Elde Edilebiliyor
Sonuçlar, FLI analizinin, eski yöntemler olan iki ve üç nokta korelasyon fonksiyonlarına kıyasla üç ila beş kat daha fazla ayrıntı ve doğruluk sunduğunu ortaya koymuştur. Peki, bu gizli bilgiler neyi açığa çıkarıyor? Evrenin büyük ölçekli yapıları, yani galaksi kümelerinin devasa zincirleri, büyük patlama sırasında meydana gelen kuantum dalgalanmalarına kadar izlenebilir. FLI, bu dalgalanmalardaki asimetriyi ortaya çıkarma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, erken evrendeki galaksilerin yerçekimi evrimindeki anomaliler, karanlık madde hakkında yeni bilgiler sunabilir veya hatta yerçekiminin kendisini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
FLI’nin başarısını daha da ileriye taşımak için bir sonraki adım, yakında fırlatılacak ve açılacak gözlemevlerinden gelecek verilerle bu yöntemin test edilmesi olacaktır. Bu yeni araçların tamamı, galaksilerin kırmızıya kayma araştırmalarını yürütmek amacıyla kullanılacaktır. 2027’de fırlatılacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, bu araştırmalar için büyük bir heyecanla beklenmektedir.