Evrenin derinliklerine yayılan galaksi haritalarında gizli bilgiler ortaya çıkmaya hazırlanıyor. Tokyo Üniversitesi’nden gökbilimci Minh Nguyen liderliğindeki bir araştırma ekibi, bu üç boyutlu haritaları incelemek için yeni bir yöntem geliştirdi. Bu yenilikçi teknik, karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşan “karanlık evren ” hakkındaki anlayışımızı değiştirebilir. Yazının devamına geçmeden önce, burada kullandığımız “karanlık” teriminin bir rengi ifade etmediğini ve bir metafor olduğu belirtelim. “Karanlık” burada, bu fenomenlerin doğasının hala büyük ölçüde bilinmemesi ve gözlemlerle doğrudan tespit edilememelerinden kaynaklanıyor.
Geçmişte gökbilimciler, galaksi araştırmalarını iki boyutlu görüntüler üzerinden gerçekleştiriyordu. Ancak günümüzde, çoklu nesne spektroskopisi sayesinde galaksilerin kırmızıya kayması ölçülerek, onların uzaklıkları ve konumları üç boyutlu olarak haritalandırılabiliyor. Böylece, evrenin geniş ölçekli yapısını daha doğru bir şekilde modellemek mümkün hâle geliyor.
Ancak bu üç boyutlu verileri istatistiksel olarak analiz etmek büyük hesaplama gücü gerektiriyor. Geleneksel olarak, bu veriler “n-nokta korelasyon fonksiyonları” adı verilen yöntemlerle sıkıştırılıyor. Ancak bu sıkıştırma işlemi, bazı kritik bilgilerin kaybolmasına neden olabiliyor.
Veriler kaybolmadan analiz yapmak mümkün hale geldi
Nguyen ve ekibi, “Alan Düzeyinde Çıkarım ” (Field-Level Inference – FLI) adı verilen bir teknik ve “LEFTfield ” adlı bir algoritma çerçevesi kullanarak bu soruna çözüm buldu. Bu yöntem, galaksilerin ve karanlık maddenin büyüme ve kümeleşme süreçlerini erken evrenden günümüze kadar simüle ediyor. Ekip, bu yöntemin daha önce sıkıştırma nedeniyle gözden kaçan önemli bilgileri açığa çıkardığını gösterdi ve bu başarılarıyla Buchalter Kozmoloji Ödülleri’nde üçüncülük kazandı.
Nguyen, “Alan Düzeyinde Çıkarım’da doğrudan bir 3D galaksi haritası ile çalışıyoruz” diyor. Bu haritalar, bilgisayarda üç boyutlu piksellerden (voxels) oluşan bir ızgara şeklinde temsil ediliyor. FLI yöntemi, bu 3D yapının karanlık madde ve galaksi dağılımı açısından nasıl olması gerektiğini standart kozmoloji modeline dayanarak tahmin ediyor ve bu tahminleri gözlemlenen galaksi konumlarıyla eşleştirmeye çalışıyor.
Nguyen ve ekibi, FLI yöntemini ilk kez Almanya’daki Max Planck Astrofizik Enstitüsü’ndeki bir ekiple birlikte, karanlık madde halo haritaları üzerinde test etti. Bu halo yapıları, galaksilerin ve galaksi kümelerinin etrafını saran devasa karanlık madde bulutları olarak tanımlanabilir. Halo’ları, gözle görülebilen maddenin galaksilere dönüştüğü iskelet yapılarına benzetebiliriz.
5 kata kadar daha fazla ayrıntı elde edilebiliyor
Sonuçlar, FLI analizinin, eski yöntemler olan iki ve üç nokta korelasyon fonksiyonlarına kıyasla üç ila beş kat daha fazla ayrıntı ve doğruluk sunduğunu gösterdi. Peki bu gizli bilgiler neyi ortaya koyuyor? Evrenin büyük ölçekli yapıları, yani galaksi kümelerinin devasa zincirleri, büyük patlama sırasında meydana gelen kuantum dalgalanmalarına kadar izlenebilir. FLI, bu dalgalanmalardaki asimetriyi ortaya çıkarabilir. Ayrıca, erken evrendeki galaksilerin yerçekimi evrimindeki anomaliler, karanlık madde hakkında yeni bilgiler sunabilir veya hatta yerçekiminin kendisini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
FLI’nin başarısını daha da ileriye taşımak için bir sonraki adım, yakında fırlatılacak ve açılacak gözlemevlerinden gelecek verilerle test edilmesi olacak. Bu yeni araçların hepsi galaksilerin kırmızıya kayma araştırmalarını yürütecek. 2027’de fırlatılacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, bu araştırmalar için merakla bekleniyor.
