Energia iluna arakatuz, unibertsoaren maparik osatuena lortu dute

Dibulgazioa · Kolaborazioak

DESI kolaborazioaren lehen datuak unibertsoaren zabalpenari buruz finkatuen dagoen teoriarekin bat datoz, baina hainbat desbideraketa txiki atzeman dituzte ere.

unibertsoaren
1. irudia: hiru dimentsiotan eratu duten mapa orain arte egindako “osatuena” izan dela babestu dute zientzialariek. Espazioan ez ezik, denboran zehar energia ilunaren bilakaera neurtu dute. (Irudia: Claire Lamman / DESI)

Duela hainbat hamarkada zientzialariak konturatu ziren ez zutela ezer ulertzen. Kategorikoegia eman dezake baieztapenak, baina, hitz handitan berba eginda, horrelakoa zen egoera unibertsoaren eskalarik handienari zegokionez. Denborak aurrera egin ahala, astrofisikariek anabasa horretan ordena pixka bat jarri dute, baina, funtsean, gure ulermena nahiko eskasa da oraindik: jakin badakigu unibertsoaren %5 inguru baino ez dugula ezagutzen. Materia normala edo barionikoa da hori. Gainerakoari buruz, ezer gutxi dakigu.

Jakina denez, behatutako fenomenoetan abiatzen da errealitatea azaltzeko zientziak ematen duen azalpena, baina, aipatu bezala, kosmologiari dagokionez, behaketa horiek nahiko bitxiak izan dira azken hamarkadetan. Batetik, galaxietako izarren mugimenduari erreparatuta, astrofisikariak konturatu ziren uste baino askoz materia gehiago egon behar dela galaxia horietan; bestela, grabitazioaren kalkuluak ez datoz bat behatutako mugimenduekin. Hori azaltzeko, materia iluna kontzeptua asmatu zuten. Unibertsoaren %27 dela badakigu orain.

Baina unibertsoaren zabalpenari dagokionez ere, errealitatea ez dator bat ekuazioek aurreikusten dutenarekin. Kontrara, grabitatearen indarrari muzin egin eta unibertsoa zabaltzen ari da; gero eta azkarrago, gainera. Errealitate hori azaltzeko, momentuz, energia ilunaren kontzeptua sartu behar da kalkuluetan. Unibertsoaren %68 osatzen du. Ez da gutxi.

Osagai hauekin osatuta dago Lambda-CDM eredua, gaur egun unibertsoa azaltzeko onartuen dagoen eskema. Lambda terminoak energia ilunari egiten dio erreferentzia; CDMk, berriz, materia ilun hotzari (Cold Dark Matter). Bi indar horien arteko orekak baldintzatzen du unibertsoaren bilakaera.

Horretan sakontzeko bideak askotarikoak dira, eta orain nobedadeak daude ate-joka. Izan ere, energia ilun horri buruzko datu andana kaleratu berri dute. Sacramenton APS AEBetako Fisika Elkarteak egindako bilkura batean aurkeztu dituzte datuak. Zientzia artikuluak momentuz preprint egoeran daude; hots, oraindik ez dute igaro zientzia aldizkari batean agertu aurreko adituen ebaluazioa. Dena dela, hau nahiko ohikoa da datu garrantzitsu berriak zientzia komunitatean aurkeztu nahi direnean, gehienetan hirugarren batek antzeko datuak aurkezteko arriskua saihestu nahi delako. Distantziak distantzia, kazetaritzaren urrezko lege baten antzekoa da: ahalegindu behar zara informazio egokia eta zuzena ateratzen, ahalik eta arinen, beste inoren aurretik.

Kasu horietan, ikerketak plazaratzen dituen erakundearen prestigioaren arabera baloratu behar dira preprint horiek. Oraingo honetan ez dago zalantzarako tarte askorik: Lawrence Berkeley Laborategi Nazionalak gidatutako DESI kolaborazioak —70 erakundetako 900 zientzialari inguruk parte hartzen dute bertan— plazaratu ditu zientzia artikuluak. Energia Ilunerako Tresna Espektroskopikoa esan nahi du DESIk, eta Arizonako (AEB) Kitt Peak behatokian kokatuta dago. Unibertsoaren toki urrunenetatik argia jasotzen du, eta 5.000 puntutatik zuntz optiko bidez argia espektrografo batera eramaten du. Horren behaketa masiboa eginda, izugarrizko zenbakiak dituzte esku artean: oraindik martxan den behaketa bukatzen denerako, espero dute hiru milioi quasar eta 37 milioi galaxia jasoko dituztela. Hil bakoitzeko milioi bat galaxia gehitzen dituzte behatutakoen katalogoan, eta dagoeneko 450.000 quasar aztertu dituzte.

Bide horretatik, azken 11.000 milioi urteetan energia ilunaren efektuak aztertuz, DESI kolaborazioko ikertzaileek orain arte egin den unibertsoaren maparik osatuena sortu dute, hiru dimentsiotan. Modu horretan, astrofisikariek jakin nahi dute nolakoa zen unibertsoa hasierako garaietan, eta ondorengo eboluzioa ere ezagutu nahi dute. Iragarri dutenaren arabera, aurreneko aldia da unibertso gaztearen zabalpenaren historia neurtzeko prezisioa %1 baino gehiagokoa dela.

Emaitzei dagokienez, alde batetik, orain arte eskura dituzten datuek berretsi dute, funtsean, zientzia komunitatean onartuen dagoen unibertsoaren Lambda-CDM eredua. Bestetik, prentsa ohar batean iradoki dute aurkikuntza garrantzitsu bat egon daitekeela abian: “Unibertsoaren eredu estandarrekiko zenbait desbideraketa interesgarri erakusten dituzte gure emaitzek. Horiek babestu lezakete denboraren poderioz energia iluna eboluzionatzen ari dela”, adierazi du DESI kolaborazioko kide Ishak-Boushakik. Zuhurtzia erantsi du ondoren: “gero eta datu gehiago eskuratu, orduan eta hobeto jakin ahalko dugu ea aurkikuntza hau baliogarria den”. Dioenez, baieztatuz gero, lortutako emaitza argigarria izango da jakiteko zerk eragiten duen unibertsoaren zabalpen azeleratua, eta unibertsoaren eboluzioa ulertzeko “urrats handia” litzateke.

Momentuz, lehen urtean bildutako datuetan oinarritu dute analisia, baina dagoeneko hiru urte dituzte bilduta, bost urteko bizitza izango duen proiektu baten barruan. Logikoa denez, analisietan datu gehiago sartzen dituzten heinean, aztertu ahalko da ikusitako desberdintasun horiek gutxitzera ala handitzera jotzen duten, halako neurketetan desbideraketa estatistikoak gako izan ohi direlako.

Denboran zehar unibertsoak izan duen bilakaera aztertzeko, galaxien egituraketari erreparatu diote. Astrofisikariek susmatzen dute unibertsoaren lehen garaietan zegoen plasman izandako fluktuazio txikiek presio olatuak sortu zituztela, eta horiek gaur egun ere atzeman daitezkeela unibertsoan. Hau da, plasma horretan izandako hasierako “olatuak” gaur egun ikus ditzakegun egitura erraldoietan islatuta daude. Oszilazio akustiko barioniko deritze denboran isolatutako patroi horiei. Bada, burbuila horien itxurazko tamaina neurtuz, zientzialariek erregela bat bezala erabiltzen dituzte, eta horrek adierazten die unibertsoa nola ari den zabaltzen denboran zehar.

Distantzia jakin batera, ordea, oso urrun dauden galaxien argia ez da nahikoa kalkulu hauek egin ahal izateko, eta, horregatik, quasarren argia erabiltzen dute neurketetarako erreferentzia bezala.

Hidrogeno hodeiak

Behaketei esker, Lyman-alpha basoa izenekoa neurtzeko moduan egon dira, unibertsoaren iraganean 11.000 milioi urte atzera eginez. Unibertso osoan barreiaturik dauden hidrogenozko eremu zabalak dira Lyman-alpha basoa sortzen duten egiturak; izenaren arrazoia da baso batean sakabanatuta dauden zuhaitzen antzera zabaltzen direla, eta sare erraldoi bat osatzen dutela. Eremu horiek urruneko objektuen argia xurgatzen dute, argi horren espektroetan xurgatze lerroak uzten dituztelarik. Horrela, astrofisikariek ikusi dute urrunago dauden quasarren argia ohi baino Lyman-alpha hodei gehiagotik igaro dela, eta, horregatik, ondorioztatu dute hodei horiek askoz ugariagoak zirela unibertsoaren hasieran.

unibertsoaren
2. irudia: behatokiaren funtzionamenduaren irudikapen artistikoa. Quasarren argiaren espektroen bidez, ondorioztatu ahal dute galaxien arteko gas hodeien egitura. (Irudia: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld/DESI)

Modu horretan, DESIk osatutako maparen bitartez posible da ikustea unibertsoan dagoen egitura: batetik, galaxiek batera osatutako harizpiak argi azaltzen dira; bestetik, harizpi hauen artean, objektu gutxiago dituzten tarte huts zabalak ikusi daitezke ere.

Analisia egiteko modua bera ere nahiko adierazgarria izan da, ezein isuri kognitibo saihetsi aldera zientzialariek datuak modu itsuan aztertu dituztelako. Hala, eraldatutako datuekin egin dute lan, eta horietan abiatuta sortu dute datuak aztertzeko kode informatikoa. Behin kode hori gauzatuta, benetako datu originalak jarri dituzte analisia egiteko.

“Analisia egin dugun moduagatik, konfiantza dugu gure emaitzetan; bereziki, Lyman-alpha basoa unibertsoaren zabalpena ikertzeko tresna oso baliagarria dela erakutsi digu”, adierazi du Berkeley laborategiko ikertzaile Julien Guyk. Dioenez, egunotan aurkeztu duten hau, haren bizitza osoan egin duen “neurketarik zehatzena” izan da.

Erreferentzia bibliografikoak:

  • DESI Collaboration et al., DESI 2024 III: Baryon Acoustic Oscillations from Galaxies and Quasars. DOI: 10.48550/arXiv.2404.0300
  • DESI Collaboration et al., DESI 2024 IV: Baryon Acoustic Oscillations from the Lyman Alpha Forest. DOI: 10.48550/arXiv.2404.03001
  • DESI Collaboration et al., DESI 2024 VI: Cosmological Constraints from the Measurements of Baryon Acoustic Oscillations. DOI: 10.48550/arXiv.2404.03002

Egileaz:

Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko.Beharrezko eremuak * markatuta daude.