Gökbilimciler, 15 küçük galaksideki gazları inceleyerek Büyük Patlama’nın ilk beş dakikasında oluşan helyum miktarını hesapladı. Ekip, ölçümdeki belirsizliği önceki çalışmaların üçte birine indirerek yüzde 0,5 düzeyine çekti. Sonuç, evrenin başlangıcındaki koşulları ve temel fizik kurallarını sınamak için yeni bir veri sunuyor.
Minnesota Üniversitesi’nden araştırmacıların da yer aldığı uluslararası ekip, Büyük Binoküler Teleskop ile 130 saat gözlem yaptı. Araştırmacılar, çalışmanın yöntemini ve sonuçlarını The Astrophysical Journal’da beş makaleyle paylaştı.
Bu 15 galaksi neden önemli?
Büyük Patlama modeli, evrenin yaklaşık 13,8 milyar yıl önce sıcak ve yoğun bir durumdan genişlemeye başladığını anlatıyor. İlk dakikalarda oluşan helyum ve hidrojenin ağır bir türü olan döteryum, o dönemin koşullarına dair ipuçları taşıyor.
Ancak yıldızlar, yaşamları boyunca galaksilerdeki elementlerin oranlarını değiştiriyor. Bu durum, araştırmacıların başlangıçtaki helyum miktarını hesaplamasını zorlaştırıyor.
Ekip bu nedenle, yıldızların kimyasal yapısını az değiştirdiği galaksilere odaklandı. Bu galaksilerdeki gazlar, evrenin ilk döneminin izlerini koruyor. Araştırmacılar da bu izlerden yola çıkarak ilk helyum miktarını hesaplıyor.
Çalışma kapsamında 54 gaz bölgesini inceleyen ekip, kalite kontrollerinin ardından 41 bölgeyi değerlendirmeye aldı. Başlangıçtaki helyum oranını hesaplamak için ağır element bakımından fakir 15 bölgenin verilerini kullandı.
Işıktaki izler ölçüm hatalarını azalttı
Araştırmacılar, Ohio Eyalet Üniversitesi’nin geliştirdiği cihazlarla galaksilerden gelen ışığı renklerine ayırdı. Hidrojen ve helyum, bu ışıkta kendilerine özgü izler bırakıyor.
Ekip, helyuma ait 10’dan fazla ışık çizgisini ve hidrojene ait 15 çizgiyi inceledi. Bu veriler, ölçümü etkileyen küçük hataları belirleyip düzeltmelerine yardımcı oldu.
Hesap, ilk helyumun normal maddenin kütlesindeki payını yaklaşık yüzde 24,58 olarak verdi. Yüzde 0,5 ise bu ölçümün belirsizliğini ifade ediyor. Sonuç, Büyük Patlama modelinin öngördüğü helyum miktarıyla uyum gösteriyor.
Helyum, parçacık fiziğini de sınayacak
Evrenin ilk dakikalarında hangi parçacıkların bulunduğu, helyum üretimini etkiliyor. Bu nedenle araştırmacılar, helyum miktarından yola çıkarak o dönemdeki nötrino türlerinin sayısını da hesaplayabiliyor. Nötrinolar, kütlesi çok küçük atom altı parçacıklar.
Yeni ölçüm, bilim insanlarına temel parçacıkları ve aralarındaki etkileşimleri açıklayan Standart Model’i sınamak için daha dar bir belirsizlik aralığı sunuyor.
1.600 fizikçiye soruldu: Evren hakkında hala uzlaşamıyoruzGüncel