Evrenimizin doğumu, büyümesi ve geleceği sonsuza dek büyüleyici.
Son on yılda teleskoplar gökyüzünü benzeri görülmemiş bir hassasiyet ve hassasiyetle gözlemleyebildi.
Güney Kutbu teleskopundaki araştırma ekibimiz, evrenin nasıl geliştiğini ve zamanla değiştiğini inceliyor. Gökyüzünün 1/25’inde bebek evreninin iki yıllık haritalamasını yayınladık.
Bu gözlemler, karanlık enerjinin doğası ve evrenin genişleme oranı hakkındaki anlayışımızı keskinleştirmiştir.
Evrenimizin nasıl başladığının mevcut teorisi nedir?
Erken evren için mevcut modelimiz “Sıcak Big Bang” olarak bilinir.
Evrenimizin ilk aşamasını, güneşimiz gibi çok sıcak bir plazmadan oluşan ilkel bir ateş topu olarak tanımlar.
Büyük patlama, kozmik enflasyon olarak bilinen bir fenomenin evrenin bir saniyenin bir kısmı için ışık hızından daha hızlı bir oranda genişlemesine neden olduğu yaklaşık 13.8 milyar yıl önce başladı.
Evren enflasyondan sonra genişledikçe ve soğudukça, sıradan madde (görebileceğimiz ve etkileşime girebileceğimiz tip) güneşimize çok benziyordu, foton, elektron ve iyonize (veya yüklü) hidrojen ve helyum çekirdeklerinden oluşan süper ısıtılmış bir plazma.
Modern teleskoplar, Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) olarak bilinen Big Bang’den 400.000 yıl sonra zayıf radyasyonu tespit edebilir. CMB, plazmanın sıcaklığının güneşin yaklaşık yarısına kadar soğuduğu plazmanın ve koşulların bir görüntüsüdür.
Bu soğutma, plazmanın yeniden birleşmesine izin verdi ve hidrojen ve helyum gibi atomlar oluşturdu. CMB sırasında, evren neredeyse mükemmel bir şekilde tekdüze idi ve tüm gökyüzü boyunca yoğunlukta 100.000 varyasyonda sadece 1 parça.
Mevcut teorimiz, karanlık maddenin, yakındaki sıradan maddeyi çeken yoğun bölgeler oluşturmak için çöktüğünü öngörmektedir. Bu yoğun bölgelerdeki gaz, bugün gördüğümüz galaksiler ve yıldızlar oluşturmak için soğur ve çöker.
Bu aşamalar birlikte, Lambda-Soğuk Karanlık Madde veya Lambda-CDM modeli olarak bilinen kozmos oluşumunun mevcut en iyi modelini içerir.
Karanlık enerji nedir ve neden bu kadar önemlidir?
Eğer evren sadece sıradan madde ve karanlık madde içeriyorsa, evrendeki tüm kütlenin yerçekimi çekilmesinin, bir topu atarsanız, Dünya’nın yerçekimi onu geri çektiği gibi, evrenin genişlemesini yavaşlatmasını beklerdik.
Bununla birlikte, 1998’de, aşırı süpernovaya olan mesafeyi ölçen gökbilimciler, genişlemenin daha yavaş değil daha hızlı olmaya başladığını keşfettiler.
Bunu açıklamak için, bilim adamları, maddenin aksine, çekim yerine yerçekimsel olarak iten, evreni neredeyse “anti-yerçekimi” gibi iten bilinmeyen bir şey olan karanlık enerjiyi çağırdılar. Dark Energy’nin en basit versiyonu, genel görelilik teorisindeki yerçekimi eylemini dengelemenin bir yolu olarak Einstein’ın kozmolojik bir sabit için orijinal fikridir.
Gizemli karanlık enerji bugün evrenin yaklaşık% 70’ini oluşturuyor. Ve karanlık enerjiyi doğrudan göremesek de, evrenimizin nasıl genişlediğini ve nihai kaderini belirler.
Yeni gözlemler nelerdir?
Güney Kutbu teleskopu, Antarktika’daki Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu’nda bulunan milimetre dalga boyuna duyarlı 16.000 dedektöre sahip 10 metrelik bir teleskoptur.
Uluslararası ekibimiz ana enstrümanla iki yıl boyunca veri topladı.
Erken evrenin kozmik mikrodalga arka planındaki maddenin dağılımının neden olduğu sıcaklık ve polarizasyon paternlerinin kesin ölçümlerini yapmak için gökyüzünün 1/25’ini kapsayan bu verileri analiz ettik.
Güney Kutbu teleskopundan erken evrenin haritalarını, daha önce Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrüman (DISI) işbirliği tarafından yapılan galaksilerin 3D dağılımının gözlemleriyle birleştirdik.
Desi deneylerinde gördüğümüz ve şimdi Güney Kutbu teleskop gözlemlerimizle güçlendirildiğimiz şey, karanlık enerjinin zamanla veya zamanla gelişmesiyle zayıflamasıdır. Dark Energy’nin evrenin genişlemesini hızlandırması gelecekte durabilir.
Sonuçlar artık erişilebilir ve akran incelemesi için sunulmuştur.
Evren teorisinin neden güncellenmesi gerekebilir?
Güney Kutbu teleskopu ile ilgili yeni ölçümler, kozmolojik modellerimizde daha kesin kısıtlamalar sağlar. Özellikle, veriler 13.8 milyar yıl önce Ses Ufuk Ölçeği ölçümümüzü sıkılaştırıyor.
Daha önce, kozmik mikrodalga arka plan ölçümleri için altın standart, Plank On yıl önce alınan uydu verileri.
Güney Kutbu teleskopundan geliştirilmiş ölçümler, Desi deney ve diğer CMB veri kümeleri ile birleştirildiğinde, kozmolojik bir sabit olasılığını azaltır ve zaman-gelişen karanlık enerji modelleri tercihini arttırır.
Süpernova gözlemleri eklendiğinde önemi daha da artar.
Peki, Einstein’ın görelilik teorisi yanlış mı, yoksa sadece bir tweak gerekiyor mu?
Einstein, 1900’lerin başında görelilik teorisini ilk olarak formüle ettiğinde, hakim model bugünün genişleyen evreninden farklı olarak statik bir evrendi.
Yerçekimi çöküşünü önlemek ve ebedi bir statik evrene izin vermek için Einstein, teorisine “kozmolojik sabit” adı verilen bir itme terimi ekledi. Einstein daha sonra Edwin Hubble’ın evrenin 1929’da genişlediğini keşfetmesinden sonra bunu geri çekti.
Ölümünden otuz yıl sonra, Supernovae’ye bakan gökbilimciler evrenin genişlemesinin hızlandığını keşfettiler. Bu hızlanma için en basit açıklama, Einstein’ın kozmolojik sabitini bir itici güç olarak canlandırmaktı.
Yakın zamana kadar, evreni gözlemlerimiz tamamen kozmolojik bir sabitle açıklanabilir.
Karanlık enerjinin zayıfladığı mevcut ipuçları, daha fazla araştırma ile desteklenirse, genel görelilik teorisinde bir değişiklik ya da zaman-gelişen karanlık enerjiyi içermesi, kozmolojik sabitin ötesine geçmemiz gerektiği anlamına gelecektir.
Yeni bir teoriye ihtiyacımız olup olmadığını ne zaman bileceğiz?
Söylemek zor! Gelişen karanlık enerjinin mevcut kanıtları hala altın standarttan daha azdır, bu da yanlış olmak için 3,5 milyonda 1 şanstan azdır (5 sigma olarak da bilinir).
Desi işbirliği, mevcut anketten sonra yükseltilmiş bir enstrüman olan Desi-2 planlıyor ve sonunda çok daha iddialı bir spektroskopi deneyi, SPEC-S5 yapmak istiyor.
2028’de Güney Kutbu teleskopuna yüklenen yükseltilmiş bir alıcının yanı sıra Simons Gözlemevi’nden (bu yılın sonuna doğru anket gözlemlerine başlamak) ve 2030’larda CMB-S4 denemesinin gelecek sonuçlarını dört gözle bekleyebiliriz.
Bu pist boyunca, umarım evrenin hızlandırıcı genişlemesinin gerçekten buharı kaybedip kaybetmediğini kesin olarak söylemek için yeterli kanıtımız olacak.
