Uzayda Gizemli Bir Gücün İzinde – Bilim adamları karanlık enerjiye yeni bir ışık tuttu

eROSITA kullanılarak yapılan karanlık enerjiyle ilgili bir ön çalışma, onun uzay ve zaman boyunca eşit şekilde dağıldığını gösteriyor.

Edwin Hubble’ın 1920’lerde uzak galaksilere ilişkin gözlemi, evrenimizin genişlediğine dair çığır açan bir sonuca götürdü. Ancak 1998 yılına kadar Tip la süpernovaları inceleyen bilim adamları şaşırtıcı bir keşifte bulundular. Ve evrenin sadece büyümekle kalmayıp, genişlemesinin hızlandığını da keşfettiler.

LMU’da astrofizikçi olan Joe Mohr, “Bu ivmeyi açıklamak için bir kaynağa ihtiyacımız var” diyor. “Bu kaynağa, kozmik genişlemeyi hızlandırmak için bir tür ‘anti-yerçekimi’ sağlayan ‘karanlık enerji’ diyoruz.”

Bilimsel olarak, karanlık enerjinin ve kozmik ivmenin varlığı bir sürprizdir ve bu, mevcut fizik anlayışımızın eksik veya yanlış olduğunu gösterir. Üstel genişlemenin önemi, 2011 yılında onu keşfedenlere Nobel Fizik Ödülü verildiğinde vurgulandı.

Mohr, “Bu arada, karanlık enerjinin doğası bir sonraki Nobel Ödülü kazanan sorun haline geldi” diyor.

Tayvan’daki Ulusal Cheng Kung Üniversitesi’nden I-Non Chiu, LMU astrofizikçileri Matthias Klein, Sebastien Bouquet ve Joe Mohr ile işbirliği içinde, galaksi kümelerine odaklanan eROSITA X-ışını teleskopunu kullanarak ilk karanlık enerji çalışmasını yayınladı.

Karanlık enerjinin neden olacağı anti yerçekimi, nesneleri birbirinden uzaklaştırır ve aksi takdirde yerçekiminin çekici kuvveti nedeniyle oluşacak büyük kozmik cisimlerin oluşumunu durdurur. Bu nedenle, karanlık enerji, evrendeki en büyük nesnelerin – toplam kütleleri 1013 ila 1015 güneş kütlesi arasında değişen galaksi kümelerinin – nerede ve nasıl oluştuğunu etkiler.

Klein, “Zamanın bir fonksiyonu olarak evrende veya gözlemlenebilir evrende kırmızıya kaymanın bir fonksiyonu olarak oluşan galaksi kümelerinin sayısını sayarak karanlık enerjinin doğası hakkında çok şey öğrenebiliriz” diye açıklıyor.

Bununla birlikte, gökada kümeleri son derece nadirdir ve bulunması zordur ve dünyanın en hassas teleskoplarıyla gökyüzünün büyük bir bölümünün taranmasını gerektirir. Bu amaçla, Münih’teki Max Planck Dünya Dışı Fizik Enstitüsü (MPE) liderliğindeki bir proje olan eROSITA X-ışını uzay teleskobu, gökada kümelerini aramak için gökyüzünü taramak üzere 2019’da başlatıldı.

All-Sky Sonraki Araştırmanın performansını doğrulamak için tasarlanmış küçük bir araştırma olan eROSITA Nihai Tropikal Derinlik Araştırmasında (eFEDS), yaklaşık 500 gökada kümesi bulundu. Bu, bugüne kadarki en büyük düşük kütleli gökada kümelerinden birini temsil ediyor ve son 10 milyar yıllık kozmik evrimi kapsıyor.

Çalışmaları için Chiu ve meslektaşları, eFEDS verilerinin yanı sıra Japonya ve Tayvan’daki astronomi toplulukları tarafından yönetilen Subaru’nun stratejik Hyper Suprime-Cam programından alınan fotometrik veriler olan ek bir veri seti kullandılar.[{” attribute=””>Princeton University.

The former LMU doctoral researcher I-Non Chiu and his LMU colleagues used this data to characterize the galaxy clusters in eFEDS and measure their masses using the process of weak gravitational lensing. The combination of the two datasets enabled the first cosmological study using galaxy clusters detected by eROSITA.

Their results show that, through comparison between the data and theoretical predictions, dark energy makes up around 76% of the total energy density in the universe. Moreover, the calculations indicated that the energy density of dark energy appears to be uniform in space and constant in time.

“Our results also agree well with other independent approaches, such as previous galaxy cluster studies as well as those using weak gravitational lensing and the cosmic microwave background,” says Bocquet. So far, all pieces of observational evidence, including the latest results from eFEDS, suggest that dark energy can be described by a simple constant, usually referred to as the ‘cosmological constant.’

“Although the current errors on the dark energy constraints are still larger than we would wish, this research employs a sample from eFEDS that after all occupies an area less than 1% of the full sky,” says Mohr. This first analysis has thus laid a solid foundation for future studies of the full-sky eROSITA sample as well as other cluster samples.

Reference: “Cosmological constraints from galaxy clusters and groups in the eROSITA final equatorial depth survey” by I-Non Chiu, Matthias Klein, Joseph Mohr and Sebastian Bocquet, 21 April 2023, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stad957