Bugün evrendeki tüm normal maddeleri (yıldızlar, galaksiler ve gaz) karşılayan gökbilimciler, 13.6 milyar yıl önce Big Bang’de üretilen toplam maddeden utanç verici bir şekilde kısaldılar. Aslında, normal maddenin yarısından fazlası – evrenin karanlık madde olmayan maddesinin% 15’inin yarısı – gördüğümüz parlayan yıldızlarda ve gazda açıklanmalıdır.
Bununla birlikte, yeni ölçümler, bu eksik maddeyi, galaksilerin etrafında bir halo oluşturan ve gökbilimcilerin düşündüğünden daha şişirilmiş ve geniş olan çok yaygın ve görünmez iyonize hidrojen gazı şeklinde bulmuş gibi görünmektedir.
Bulgular sadece astronomik gözlemler ile evrenin evriminin en iyi, kanıtlanmış modeli arasındaki bir çatışmayı kurtarmakla kalmaz, aynı zamanda galaksilerin merkezlerindeki büyük kara deliklerin daha önce düşünüldüğünden daha aktif olduğunu, Galaktik Merkezden beklenenden çok daha uzak olduğunu – takımın yaklaşık beş kat daha uzak olduğunu gösteriyor.
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’deki Miller doktora sonrası bir adam olan ve bulguları bildiren bir makalenin ilk yazarı Borana Hadzhiyska, “Galaksiden uzaklaştığımızda, tüm kayıp gazı kurtardığımızı düşünüyoruz.” Dedi. “Daha doğru olmak için, yapmadığımız simülasyonlarla dikkatli bir analiz yapmalıyız. Dikkatli bir iş yapmak istiyoruz.”
Üç yıl önce yayınlanan analizlerde bu geniş iyonize hidrojen halo’nun ipuçlarını gören Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Laboratuarı) ve UC Berkeley’de, “Ölçümler tüm gazı bulmakla kesinlikle tutarlıdır.” Dedi.
Dünyanın dört bir yanındaki kurumlardan 75 bilim adamı tarafından birlikte yazılan çalışmanın sonuçları, son bilimsel toplantılarda sunuldu, Arxiv ve dergide akran incelemesi yapıyorlar Fiziksel İnceleme Mektupları. Hadzhiyska ve Ferraro, Berkeley Fizik Bölümü’ndeki Berkeley Kozmolojik Fizik Merkezi’nde ve Berkeley Laboratuarında araştırmacılardır.
Yığın Galaksileri
Hala gizemli karanlık madde evrendeki maddenin toplu olarak – yaklaşık%84’ü oluştururken, geri kalanı normal maddedir. Normal maddenin sadece% 7’si yıldız şeklinde, geri kalanı ise görünmez hidrojen gazı – çoğu iyonize – galaksilerde ve galaksileri bir tür kozmik ağda birbirine bağlayan filamentler şeklinde.
Bu filament ağında sıkışan iyonize gaz ve ilişkili elektronlara, göksel intergalaktik aracı olarak adlandırılır, bu da astronomların emrindeki olağan tekniklerle görülemeyecek kadar dağınıktır ve bu nedenle şimdiye kadar zor kalmıştır.
Yeni makalede, araştırmacılar, yaklaşık 7 milyon galaksinin-yaklaşık 8 milyar ışık yılı içinde yer alan ve radyasyonun bir saçılmasının neden olduğu kozmik mikrodalga arka planının neden olduğu, elektronlar tarafından izlenen gaz, kinematik etki, kozmik mikrodalga arka planının hafifçe karartılmasını veya aydınlatılmasını ölçerek iyonize hidrojenin dağılımını tahmin ettiler.
Ferraro, “Kozmik mikrodalga arka planı, evrende gördüğümüz her şeyin arkasında. Gözlemlenebilir evrenin kenarı.” Dedi. “Böylece bunu gazın nerede olduğunu görmek için bir arka ışık olarak kullanabilirsiniz.”
Kullanılan Galaxy görüntüleri-tüm parlak kırmızı galaksiler-Tucson, Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevi’nde Mayall 4 metrelik teleskopta Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrüman (DISI) tarafından toplandı. Merkezi Berkeley Lab’da bulunan bir işbirliği tarafından inşa edilen enstrüman, karanlık enerjinin evrenin genişlemesi üzerindeki etkisini ölçmek için evreni Dünya’dan 11 milyar ışık yılına kadar kapsayan on milyonlarca galaksiyi ve kuasarları araştırıyor.
Bu galaksiler etrafındaki kozmik mikrodalga arka planının (CMB) ölçümleri, Şili’deki Atacama Kozmoloji Teleskopu (ACT) tarafından yapıldı ve bu da 2022’de cmb’nin bugüne kadar en doğru ölçümlerini yaptı.
Analiz, Stanford Üniversitesi’nde yüksek lisans öğrencisi Bernardita Ried Guachalla ile işbirliği içinde yapıldı; Emmanuel Schaan, Menlo Park’taki SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda bir personel bilimcisi; ve Desi ve Act ekipleri.
Galaktik Geri Bildirim
Gökbilimciler genellikle galaksilerin merkezlerindeki büyük kara deliklerin, sadece biçimlendirici yıllarında, merkezi kara deliğin gaz ve yıldızları attığı ve çok fazla radyasyon ürettiği malzeme jetlerinde gaz çıkardığını düşünmüşlerdir. Bu, gökbilimcilerin aktif galaktik çekirdekler (AGN) veya kuasar dediği şey olarak öne çıkmasını sağlar.
Yeni çalışmanın önerdiği gibi, galaksilerin etrafındaki iyonize hidrojen halo, düşünceden daha yaygın, fakat aynı zamanda daha geniş ise, bu, merkezi kara deliklerin hayatlarında başka zamanlarda aktif olabileceğini ima eder.
Hadzhiyska, “Anlamadığımız bir sorun AGN’lerle ilgili ve hipotezlerden biri, zaman zaman görev döngüsü olarak adlandırılan şeyde açılıp kapanmalarıdır.” Dedi.
Gökbilimciler gazın sınır dışı edilmesini ve daha sonra galaktik diske geri dönmesini ifade eder. Galaksi boyunca yeni yıldızların oluşumunu düzenleyen geri bildirim olarak. Ferraro, Schaan ve meslektaşları, Schaan’ın Berkeley Lab’da doktora sonrası bir adam olduğu 2020’deki önceki çalışmalarda daha genişletilmiş geri bildirim ipuçları bildirdiler.
Ancak yeni çalışma daha fazla galaksi içeriyor ve daha kesin bir ölçüm üretiyor. Ried Guachalla tarafından yapılan sonraki çalışmalar, desi spektroskopik numunesi ile bulguları doğruladı ve gazın daha yakındaki galaksilerde çalışabildiğini, gazın etraflarına eşit olarak dağıtılmadığını, ancak evreni nüfuz eden “kozmik filamentler” izlediğini vurguladı.
Hadzhiyska, Galaxy Evolution’ın mevcut simülasyonlarının bu daha güçlü geri bildirimleri modellerine dahil etmesi gerektiğini belirtti. Bazı yeni modeller, yeni verilerle daha iyi uyum içinde daha güçlü simülasyonlar üretmek için zaten bunu yapıyor.
Kayıp maddenin veya evrendeki baronların tanımlanmasının kozmik evrimin diğer yönleri için de etkileri vardır.
Ferraro, “Gazın nerede olduğunu bilmek, mevcut ve gelecekteki anketlerden kozmolojiyi almaya çalışırken en ciddi sınırlayıcı faktörlerden biri haline geldi. Bu duvara çarptık ve bu soruları ele almak için doğru zaman.” Dedi. “Gazın nerede olduğunu öğrendikten sonra, ‘Kozmolojik problemlerin sonucu nedir?’ ‘Diye sorabilirsiniz.
Birincisi, gazın bu büyük galaksilerin çekirdeklerinden sınır dışı edilmesi, gazın karanlık maddeyi takip ettiği varsayımına meydan okuyor. Bu gaz sınır dışı edilmesinin hafife alınması, kozmolojik modellere tutarsızlıklar getirebilirken, yeni sonuçlar aslında evrenin ne kadar saklı olduğu hakkında bazı sorunları çözebilir.
“Bu gazı içeren çok kapsamlı bir analiz yapmak için ölçümlerimizi kullanmak isteyen çok sayıda insan var.” Dedi. “Astronomi’deki insanlar galaksi oluşumunu ve evrimi anlamak için bu konuda çok önemsiyorlar.”
Hadzhiyska, ekibin kullandığı teknik, kinematik Sunyaev-Zel’dovich etkisinin de erken evreni araştırmak için kullanabileceğini söyledi. Bu, evrenin büyük ölçekli yapısı ve erken evrendeki fizik yasaları hakkında fikir verebilir ve bilim adamlarının yerçekimi ve genel göreliliği test etmelerini sağlayabilir.
