Jennifer Chu, Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Qalaktikalar ətrafında qaz paylanmasının simulyasiyası. Müəllif: IllustrisTNG

Ulduzlar və qalaktikalar kainatın adi, müşahidə edilə bilən maddəsinin böyük bir hissəsini təşkil edir. Lakin onilliklərdir ki, elm adamları kosmik bir münaqişə ilə mübarizə aparırlar: Daha çox şey olmalıdır.

Fiziklər erkən kainatda nə qədər maddənin mövcud olduğuna dair yaxşı təxminlərə malikdirlər. Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra kainatdakı bütün maddənin təxminən 83%-i görünməz qaranlıq maddədən, qalan hissəsini isə adi maddədən ibarət idi. Və buna baxmayaraq, bu təxminlər bu gün ulduzlarda və qalaktikalarda görülən adi maddənin miqdarını üstələyir. Bəs onda bütün itkin düşmüş adi maddə hara getdi?

İndi MIT alimləri, CHIME/FRB Əməkdaşlığının bir hissəsi olaraq, qalaktikalar arasındakı geniş məkanda itkin maddəni aşkar etmək üçün uzaq radio siqnallarından istifadə edirlər. Komanda, qalaktikaların yerlərini sürətli radio partlamalarının aşkarlanması ilə birləşdirərək itkin maddəni axtarmaq üçün yeni bir metod hazırlayıb.

Sürətli radio partlayışı və ya FRB, uzaq kainatda son dərəcə enerjili hadisələr tərəfindən yayılan ultra parlaq, millisaniyəlik radio dalğalarının partlayışıdır. Kosmosda səyahət etdikcə, sürətli radio partlayışından gələn siqnal zamanla uzanır və ya “ləkələnir”. Nə qədər çox itkin maddə keçərsə, siqnal bir o qədər də ləkələnir.

MIT-in rəhbərlik etdiyi komanda Yer kürəsində aşkarlanan minlərlə FRB siqnalının yaşadığı ləkələnmə dərəcəsini ölçdü. Daha sonra onlar hər bir FRB ləkəsini kainatdakı qalaktikaların yerləri ilə müqayisə edərək FRB ləkələnməsinin nə qədərinin qalaktikalardakı maddə ilə digər itkin maddələr arasında olduğunu müəyyən etdilər.

Yeni metod təkcə itkin maddənin olub-olmadığını deyil, həm də harada olduğunu aşkar etdi. Xüsusilə, tədqiqatçılar onun qalaktika qruplarını əhatə edən çox dağınıq buludlarda mövcud olduğunu aşkar etdilər. Bu buludlar qalaktikalardan alimlərin proqnozlaşdırdığından daha uzaq məsafələrə qədər uzanır.

MIT-in Kavli Astrofizika və Kosmik Tədqiqatlar İnstitutunun aspirantı Haochen Wang deyir: “Ümumiyyətlə, daha çox qalaktikanın olduğu yerdə onların ətrafında daha çox itkin maddənin olduğu müşahidə olunur”.

Bu gün “Physical Review Letters” jurnalında dərc edilən nəticələr , maddənin qara dəliklər, partlayan ulduzlar və qalaktika daxilində baş verən digər yüksək enerjili proseslər vasitəsilə qalaktikanın xaricinə atıldığı fikrini dəstəkləyir. Üstəlik, tapıntılar bu cür proseslərin alimlərin düşündüyündən daha enerjili olduğunu göstərir.

MIT-də fizika üzrə dosent Kiyoşi Masui deyir: “Biz daha böyük miqyaslara doğru itən maddəni tapırıq. Bu ölçmələr ulduz aktivliyinin və qara dəliklərdən gələn aktivliyin proqnozlaşdırılandan daha güclü və daha şiddətli olduğunu göstərir.”

Masui və Wang, MIT-dən Shion Andrew, Adam Lanman, Kenzie Nimmo və Ryan Raikman və CHIME/FRB Əməkdaşlığının bir hissəsi olaraq bir çox digər qurumdan olan əməkdaşların daxil olduğu yeni tədqiqatın həmmüəllifləridir.Sürətli radio partlayış siqnallarının qalaktika paylanmaları ilə müqayisədə fəza paylanması. Müəllif: Haochen Wang

Maddənin forması

Kainatdakı adi, müşahidə edilə bilən maddənin böyük əksəriyyəti proton və neytronları əhatə edən və atom kütləsinin böyük hissəsini təşkil edən subatom hissəcik növü olan barionlardan ibarətdir. Alimlər hesablayırlar ki, Böyük Partlayışdan qısa müddət sonra erkən kainatın yalnız 17%-i bu “bariyon” maddəsindən əmələ gəlmişdir.

Həmin erkən maddənin bir hissəsi bu gün gördüyümüz hər bir əsas şeyə, planetlərdən, ulduzlardan və qalaktikalardan tutmuş öz bədənlərimizə qədər əmələ gəlmişdir. Lakin elm adamlarının da başa düşdüyü kimi, bu maddə tam olaraq birləşmir. Bütün ulduzların, qalaktikaların və qalaktik buludların ümumi kütləsi erkən kainatda mövcud olan bariyon maddəsinin təxminən 10%-ni təşkil edir. Qalaktikalar arasındakı boşluqlarda, ehtimal ki, daha çox maddə olmalıdır.

Lakin kainat genişdir. Qalan hər hansı bir maddə, ehtimal ki, kubmetr başına təxminən bir proton olan son dərəcə aşağı sıxlıqda mövcuddur və bu da onu aşkar etməyi olduqca çətinləşdirir.

Lakin bu yaxınlarda Masui və başqaları bu cür itkin maddənin sürətli radio partlayışlarından istifadə etməklə aşkar edilə biləcəyini aşkar etdilər. FRB-lər ilk dəfə 2007-ci ildə kəşf edildi və o vaxtdan bəri astronomlar milyardlarla işıq ili uzaqlıqdakı uzaq qalaktikalardan bir neçə min sirli, ultraqısa siqnal aşkar ediblər.

Vanq deyir ki, “FRB-ləri itkin maddəni araşdırmaq üçün yaxşı edən şey, onların xüsusi bir xüsusiyyətə sahib olmasıdır. Onlar çox sürətli bir parıltı kimi başlayır və maddədən keçdikcə zamanla ləkələnirlər. Və biz bu ləkəni çox dəqiq ölçə bilərik ki, bu da FRB-nin nə qədər itkin maddədən keçməsi ilə birbaşa mütənasibdir.”

Tədqiqatçılar əvvəllər qalaktikaların ətrafındakı itkin maddəni aşkar etmək üçün FRB-lərin bu ləkələmə xüsusiyyətindən istifadə etmişdilər. Bu səylər qalaktikalar arasındakı geniş boşluqlarda zəif buludların mövcud olduğunu təsdiqlədi. Masui və Wang bir addım daha irəli getmək istədilər.

Vanq deyir: “Biz sadəcə qazın qalaktikada olub-olmadığını araşdırmırıq, həm də qalaktikaların ətrafındakı itkin maddənin formasını görürük. İtkin maddənin formasını xəritələşdirməklə qalaktikaların necə əmələ gəldiyini və ətraf mühitlə necə qarşılıqlı təsir göstərdiyini başa düşə bilərik.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və gündəlik və ya həftəlik olaraq vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında yeniliklər əldə edin .

Qalaktik fəvvarələr

Yeni tədqiqatları üçün komanda minlərlə FRB ölçməsini milyonlarla qalaktikanın yerləşməsi ilə çarpaz korrelyasiya edərək qalaktikalar ətrafındakı itkin maddənin formasını xəritələşdirdi. Onlar iki mənbədən – Kanada Hidrogen İntensivliyi Xəritəçəkmə Təcrübəsindən (CHIME) və Qaranlıq Enerji Spektroskopik Aləti (DESI) tədqiqatından istifadə etdilər.

CHIME, Kanadanın Britaniya Kolumbiyasında yerləşən və bütün şimal səmasını daxil olan radio dalğaları üçün skan etmək üçün nəzərdə tutulmuş böyük bir radio teleskopdur. Teleskop ultra qısa, ultra parlaq radio siqnallarına həssasdır və müşahidəyə başladığı vaxtdan bəri CHIME səmada təxminən 4000 sürətli radio partlaması aşkar edib.

DESI, Arizona ştatının Tucson şəhəri yaxınlığındakı Kitt Peak Milli Rəsədxanasında Mayall Teleskopuna quraşdırılmış bir cihazdır. Alət, kainatın genişlənməsini idarə edən sirli qüvvə olan qaranlıq enerjinin təxminlərini təmin etmək üçün 30 milyondan çox qalaktikadan gələn işığın ətraflı ölçmələrini aparır.

CHIME-ın aşkarlama kataloqundan CHIME/FRB Əməkdaşlığının üzvləri 2870 FRB siqnalını təhlil etdilər. Hər bir siqnal ən yüksək enerjidən ən aşağı enerjiyə qədər birdən çox dalğa uzunluğunda radio dalğalarının partlamasıdır. Daha yüksək enerjili “mavi” dalğalar adətən keçdikləri itkin maddədən daha az təsirlənir və buna görə də vaxtında daha gecikmiş və ya “ləkələnmiş” daha aşağı enerjili “qırmızı” dalğa uzunluqlarından əvvəl detektora çatmalıdır.

Komanda hər bir FRB-nin müxtəlif dalğa uzunluqlarının ləkələnməsini ölçdü və bu, FRB-nin CHIME detektorlarına çatmazdan əvvəl keçdiyi maddə miqdarı ilə birbaşa əlaqələndirə bildi. Daha sonra Masui və Wang bu ölçmələri DESI məlumatları ilə təmin edilən 6 milyondan çox qalaktikanın yerləri ilə əlaqələndirdilər. Bu şəkildə onlar itkin maddə ilə qalaktikalar arasında əlaqə axtara və birinin digərinə nisbətən harada olduğunu ölçə bildilər.

Onların təhlili bir qanunauyğunluq ortaya qoydu: İtkin bariyon maddəsi qalaktikalar və qalaktika qrupları ətrafında tapılmağa meylli idi. Lakin itkin maddə qalaktikalara yaxın sıx bir top şəklində toplanmaq əvəzinə, diffuz şişməyə bənzər böyük bir radius üzərində səpələnmişdi.

Masui deyir ki, “Qalaktikanın diametri bəlkə də bir neçə yüz min işıq ilidir və biz itkin maddəni təxminən 4 milyon işıq ili (24 kvadrilyon mil) məsafədə tapdıq. Bu, simulyasiyaların proqnozlaşdırdığından xeyli uzaqdır.”

Vanq deyir ki, “Qalaktikalardakı aktivliyin düşündüyümüzdən daha qarışıq olduğunu aşkar edirik. Onlar daha çox fəvvarələrə bənzəyir və həqiqətən də qazı çox böyük məsafələrə itələyirlər.”

Yeni nəticələr göstərir ki, sürətli radio partlayışları itkin maddəni axtarmaq üçün etibarlı bir üsul ola bilər. CHIME daha çox FRB aşkar etməyə davam etdikcə, komanda onun metodunun yalnız təkmilləşdirilə biləcəyini bildirir.

“Biz bunu ilk dəfə işə saldıq və məlumatlar yaxşılaşdıqca daha dəqiq işləyəcəyik”, Masui deyir.

Nəşr detalları

Haochen Wang və digərləri, İkinci CHIME/FRB Kataloqu ilə Dispersiya-Qalaktika Çarpaz Güc Spektrinin Ölçülməsi, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/9th9-qc51

Jurnal məlumatları: Fiziki icmal məktubları 

Əsas anlayışlar

KosmologiyaAstronomik qara dəliklərQalaktikalarİsti-isti qalaktikalararası mühitBariyonik qaranlıq maddəBöyük Partlayış nəzəriyyəsiQalaktika küləkləriUlduz rəyi

Massaçusets Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilir