Güney Kutbu Teleskobu analizi 7.000’den fazla galaksi kümesinin yeni kataloğunu yayınladı

Güney Kutbu Teleskobu’ndan alınan verilerle çalışan araştırmacılar, bilim adamlarına evrenin milyarlarca yıl boyunca nasıl büyüdüğünü ve değiştiğini incelemek için güçlü ve yeni bir araç sağlayan büyük bir galaksi kümeleri kataloğu yayınladı. Bulgular şu adreste yayınlanıyor: arXiv ön baskı sunucusu.

Katalog, Antarktika’daki Ulusal Bilim Vakfı Amundsen-Scott Güney Kutbu İstasyonu’ndaki Güney Kutbu Teleskobu’ndan beş yıllık gözlemlere dayanıyor ve Chicago Üniversitesi de dahil olmak üzere dünyanın dört bir yanındaki kurumlardan araştırmacıların işbirliğini içeriyor.

Ekip, kozmik mikrodalga arka plan ışımasının (Büyük Patlama’nın ardından gelen soluk parıltı) olağanüstü hassas ölçümlerini kullanarak 8.892 olası gökada kümesini belirledi ve optik ve kızılötesi verileri kullanarak bunlardan 7.190’ını doğruladı.

Onaylanan bu kümelerin kabaca %20’si daha önceki hiçbir katalogta yer almıyor. Ve numunenin %67’si (yaklaşık 4.824 sistem) için bu, bu kümelerdeki sıcak gazın ilk kez tespit edildiğine işaret ediyor ve kataloğun çoğunluğunu evrenin büyük ölçekli yapısına gerçekten yeni bir pencere haline getiriyor.

Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda fizikçi ve UChicago Kavli Kozmolojik Fizik Enstitüsü’nde kıdemli ortak olan çalışmanın baş yazarı Lindsey Bleem, “Analizimiz, SPT-3G’nin olağanüstü derecede derin kozmik mikrodalga arka plan verilerine dayanarak antik evrene yeni bir pencere açıyor” dedi. “Bu kataloğa bir kaynak olarak sahip olmak, küme kozmolojisi açısından yeni bir kilometre taşıdır. Gelecek yıllarda pek çok çalışmanın çekirdeğini oluşturacaktır.”

SPT-3G, 2017 yılında Argonne’da inşa edilen 16.000 dedektörle yükseltilen teleskopun üzerine monte edilen kamerayı ifade ediyor. Yeni yayınlanan çalışmadaki örnek, gökyüzünün yaklaşık %4’üne veya 1.600 derece kareye ulaşıyor ve 7,8 milyar yıldan daha eski bir tarihe sahip yaklaşık 1.800 kümeyi içeriyor.

Galaksi kümeleri, yüzlerce ila binlerce galaksiyi, sıcak gazı ve büyük miktarlarda karanlık maddeyi içeren ve hepsi yerçekimiyle birbirine bağlanmış devasa yapılardır. Evrendeki yerçekimsel olarak bağlı en büyük sistemler oldukları için karanlık madde, karanlık enerji ve kozmik yapının zaman içinde nasıl oluştuğu hakkındaki fikirleri araştırmak için kullanışlıdırlar.

Daha önceki araştırmalar gökyüzünün daha geniş alanlarını tararken, yeni katalog daha soluk ve uzak kümeleri gösteren derinliği açısından dikkat çekicidir.

Ekip, kümeleri, Sunyaev-Zeldovich etkisi olarak bilinen kozmik mikrodalga arka planında neden oldukları bozulmaları arayarak buldu. Kozmik mikrodalga arka plan ışığı bir galaksi kümesi boyunca ilerlerken, kümedeki yüksek enerjili parçacıklar ışığı değiştirerek mikrodalga gözlemlerinde tespit edilebilecek ince bir sinyal oluşturur. Sunyaev-Zeldovich etkisi, araştırmacıların kümeleri kozmik mikrodalga arka planın arka planındaki gölgeler olarak görüntülemelerine olanak tanıyor.

Argonne’da çalışan UChicago lisansüstü öğrencisi Kayla Kornoelje, “Bunun gibi bir katalog oluşturmak, sahne arkasını çok dikkatli bir şekilde kontrol etmeyi gerektiriyor” dedi ve daha önceki araştırmaları, katalogda yer alan verilerin bir kısmından gelen sinyallerin doğrulanmasına yardımcı oldu. “Çalışmamızın büyük bir kısmı, bu örneğin gelecekteki kozmolojik çalışmalarda güvenle kullanılabilmesi için tespitlerin güvenilir olmasını sağlamaktı.”

Kozmik yapı oluşumunun araştırılması

Çalışma aynı zamanda anketin yalnızca kümeleri değil, aynı zamanda kümelerdeki koşulların zaman içinde nasıl değiştiğini de inceleyecek kadar hassas olduğunu gösterdi. Araştırmacılar, evrenin erken dönemlerinde kümelenme ortamlarından kaynaklanan toza bağlı emisyonlarda güçlü bir artış buldular; bu, yıldız oluşumu gibi etkinliklerin bu devasa sistemlerin içinde ve çevresinde nasıl geliştiğini ortaya çıkarmaya yardımcı oldu.

Güney Kutbu Teleskobu işbirliğinin bir üyesi olan Almanya’nın Münih kentindeki Ludwig Maximilian Üniversitesi Gözlemevi’nde kıdemli bilim insanı olan Sebastian Bocquet, “SPT-3G kümesi örneğiyle, kozmik yapı oluşumunun son 10 milyar yıldaki evrimini araştıracağız” dedi.

Gelecekteki çalışmalar küme kütle ölçümlerinin iyileştirilmesine ve evrenin modellerinin test edilmesi için kataloğun kullanılmasına odaklanacak. Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen Şili’deki Vera C. Rubin Gözlemevi’ndeki Eski Uzay ve Zaman Araştırması kamerasından ve Avrupa Uzay Ajansı’nın Öklid misyonundan elde edilen gözlemler de dahil olmak üzere yaklaşan araştırmaların, SPT-3G veri örneğinde daha da uzaktaki gökada kümelerinin optik olarak doğrulanmasını sağlaması bekleniyor.