وبلاگ

تا به امروز، مشاهدات و تحلیل‌های دقیق پس‌زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) و ساختار مقیاس بزرگ (LSS) منجر به ایجاد چارچوب استاندارد کیهان، به اصطلاح مدل ΛCDM شده است، که در آن ماده تاریک سرد (CDM) و انرژی تاریک (ثابت کیهانی، Λ) از ویژگی های مهم هستند.

این مدل نشان می دهد که نوسانات اولیه در ابتدای جهان یا در اوایل جهان ایجاد شده است، که به عنوان محرک منجر به ایجاد همه چیز در جهان، از جمله ستاره ها، کهکشان ها، خوشه های کهکشانی و توزیع فضایی آنها در فضا عمل می کند. اگرچه در هنگام ایجاد بسیار کوچک، نوسانات در طول زمان به دلیل کشش گرانشی افزایش می‌یابند و در نهایت یک منطقه یا هاله ماده تاریک متراکم را تشکیل می‌دهند. سپس هاله های مختلف به طور مکرر با یکدیگر برخورد کرده و ادغام می شوند و در نتیجه اجرام آسمانی مانند کهکشان ها تشکیل می شوند.

از آنجایی که ماهیت توزیع فضایی کهکشان ها به شدت تحت تأثیر ماهیت نوسانات اولیه است که آنها را در ابتدا ایجاد کرده است، تحلیل های آماری توزیع کهکشان ها به طور فعال برای بررسی ماهیت نوسانات اولیه دنبال شده است. علاوه بر این، الگوی فضایی شکل‌های کهکشان که در منطقه وسیعی از کیهان توزیع شده‌اند، ماهیت نوسانات اولیه زیرین را نیز منعکس می‌کند.

با این حال، تجزیه و تحلیل ساختاری در مقیاس بزرگ معمولی تنها بر توزیع فضایی کهکشان ها به عنوان نقطه تمرکز می کند. اخیراً، محققان شروع به مطالعه شکل‌های کهکشان‌ها کرده‌اند، زیرا آنها نه تنها اطلاعات اضافی را ارائه می‌دهند، بلکه دیدگاه متفاوتی در مورد ماهیت نوسانات اولیه ارائه می‌دهند.

تیمی از محققان به سرپرستی انستیتو کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهان (Kavli IPMU) دانشجوی فارغ التحصیل توشیکی کوریتا (در حال حاضر دانشجوی فوق دکترا در موسسه ماکس پلانک برای اخترفیزیک) و پروفسور Kavli IPMU ماساهیرو تاکادا روشی را برای اندازه گیری قدرت توسعه دادند. طیف شکل‌های کهکشان‌ها، که اطلاعات آماری کلیدی را از الگوهای شکل کهکشان‌ها با ترکیب داده‌های طیف‌سنجی در مورد توزیع فضایی کهکشان‌ها و داده‌های تصویری شکل‌های کهکشان‌ها استخراج می‌کند.

محققان به طور همزمان توزیع فضایی و شکل تقریباً یک میلیون کهکشان را از Sloan Digital Sky Survey (SDSS)، بزرگترین بررسی کهکشانی در جهان امروز، تجزیه و تحلیل کردند.

در نتیجه، آن‌ها با موفقیت ویژگی‌های آماری نوسانات اولیه را که آغازگر شکل‌گیری ساختار کل جهان بود، محدود کردند.

آنها یک هم ترازی آماری قابل توجهی از جهت گیری شکل دو کهکشان با فاصله بیش از 100 میلیون سال نوری از هم پیدا کردند. نتایج آنها نشان داد که همبستگی‌هایی بین کهکشان‌های دوردست وجود دارد که فرآیندهای تشکیل آنها ظاهراً مستقل و از نظر علّی نامرتبط است.

“در این مطالعه، ما توانستیم از طریق تجزیه و تحلیل آماری “شکل” کهکشان‌های متعدد که از داده‌های ساختاری در مقیاس بزرگ به دست آمده‌اند، محدودیت‌هایی را بر روی ویژگی‌های نوسانات اولیه قرار دهیم. نمونه‌های کمی برای مطالعه‌ای وجود دارد که از اشکال کهکشان‌ها برای کشف فیزیک جهان اولیه استفاده می‌کند، و فرآیند تحقیق، از ایده‌پردازی و توسعه روش‌های تحلیل تا تجزیه و تحلیل داده‌های واقعی، یک سری آزمون و خطا بوده است. به همین دلیل با چالش های زیادی روبرو شدم. اما خوشحالم که توانستم در دوره دکتری به آنها برسم. من معتقدم این دستاورد اولین گام برای کشف یک منطقه تحقیقاتی جدید در کیهان شناسی با استفاده از اشکال کهکشان خواهد بود.”

علاوه بر این، بررسی دقیق این همبستگی‌ها تأیید کرد که آنها با همبستگی‌های پیش‌بینی‌شده توسط تورم سازگار هستند و ویژگی غیرگاوسی نوسان اولیه را نشان نمی‌دهند.

«این تحقیق حاصل رساله دکتری توشیکی است. این یک دستاورد تحقیقاتی فوق‌العاده است که در آن روشی برای اعتبارسنجی یک مدل کیهانی با استفاده از شکل‌های کهکشان و توزیع کهکشان‌ها ایجاد کردیم، آن را روی داده‌ها اعمال کردیم و سپس فیزیک تورم را آزمایش کردیم. موضوع تحقیقی که هیچ کس قبلاً انجام نداده بود، اما او هر سه مرحله را انجام داد: تئوری، اندازه‌گیری و کاربرد. تبریک می گویم! من به این واقعیت افتخار می کنم که توانستیم هر سه مرحله را انجام دهیم. متأسفانه، من پیشرفت بزرگی برای کشف فیزیک تورم جدید نداشتم، اما ما مسیری را برای تحقیقات آینده تعیین کرده ایم. ما می‌توانیم انتظار داشته باشیم که با استفاده از طیف‌نگار سوبارو پرایم فوکوس، حوزه‌های تحقیقاتی بیشتری را باز کنیم.» تاکادا گفت.

روش ها و نتایج این مطالعه به محققان در آینده اجازه می دهد تا نظریه تورم را بیشتر مورد آزمایش قرار دهند.

جزئیات این مطالعه در 31 اکتبر در منتشر شد معاینه فیزیکی D به پیشنهاد سردبیران