Kütleçekimsel merceğin etkisini değerlendiren iki araştırmacının çabaları sayesinde, gelecekteki görevler kozmik mikrodalga arka plan polarizasyonundaki parite simetrisi ihlalinin işaretlerini daha doğru bir şekilde tespit edebilecek. Bu ilerleme, yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada vurgulanmıştır. Fiziksel İnceleme D ve Editörün Önerisi olarak seçilmiştir.
Evren ne kadar genişliyor? Evren ne zaman ve nasıl başladı? Kozmoloji, temel fiziğe dayanan teorik evren modelleri için gözlemsel kanıtlar sağlayarak bu soruları yanıtlamada ilerleme kaydetmiştir. Kozmolojinin Standart Modeli günümüzde araştırmacılar tarafından geniş çapta kabul görmektedir. Ancak karanlık madde ve karanlık enerji de dahil olmak üzere kozmolojideki temel soruları hala açıklayamıyor.
2020 yılında, kozmik mikrodalga arka plan (CMB) polarizasyon verilerinden, kozmik çift kırılma adı verilen ilginç yeni bir fenomen rapor edildi. Polarizasyon, hareket ettiği yöne dik olarak salınan ışık dalgalarını tanımlar. Genel olarak polarizasyon düzleminin yönü sabit kalır ancak özel durumlarda döndürülebilir. CMB verilerinin yeniden analizi, CMB ışığının polarizasyon düzleminin, erken evrende yayıldığı zaman ile bugün arasında biraz dönmüş olabileceğini gösterdi. Bu fenomen parite simetrisini ihlal ediyor ve kozmik çift kırılma olarak adlandırılıyor.
Kozmik çift kırılmanın iyi bilinen fizik yasalarıyla açıklanması zor olduğundan, bunun arkasında eksen benzeri parçacıklar (ALP’ler) gibi henüz keşfedilmemiş fiziğin yattığı güçlü bir olasılık var. Kozmik çift kırılmanın keşfi, karanlık madde ve karanlık enerjinin doğasını açığa çıkarmanın yolunu açabilir ve bu nedenle gelecekteki görevler CMB’nin daha kesin gözlemlerini yapmaya odaklanıyor.
Bunu yapmak için, iyileştirme önemlidir. kesinlik Ancak bu hesaplamalar şu ana kadar yeterince doğru değil çünkü kütleçekimsel merceklenmeyi hesaba katmıyorlar.
Tokyo Üniversitesi Fizik Bölümü ve Erken Evren doktora öğrencisi Fumihiro Naokawa Araştırma Merkezi ve Veriye Dayalı Keşif Merkezi ve Kavli Evrenin Fiziği ve Matematiği Enstitüsü (Kavli IPMU) tarafından yönetilen bir çift araştırmacı tarafından yapılan yeni bir çalışma ) Proje Yardımcı Doçenti Toshiya Namikawa, kütleçekimsel mercekleme etkilerini içeren kozmik çift kırılmanın teorik bir hesaplamasını oluşturdu ve gelecekteki analizler için vazgeçilmez olacak, kütleçekimsel merceklenme etkilerini içeren kozmik çift kırılmanın sayısal kodunun geliştirilmesi üzerinde çalıştı.
İlk olarak Naokawa ve Namikawa, kütleçekimsel mercek etkisinin kozmik çift kırılma sinyalini nasıl değiştirdiğini açıklayan analitik bir denklem elde ettiler. Denklemi temel alan araştırmacılar, yerçekimsel merceklenme düzeltmesini hesaplamak için mevcut koda yeni bir program uyguladılar ve ardından yerçekimsel merceklenme düzeltmesi olan ve olmayan sinyaller arasındaki farka baktılar.
Sonuç olarak araştırmacılar, kütleçekimsel merceklenme göz ardı edilirse, gözlemlenen kozmik çift kırılma sinyalinin teorik tahminle iyi bir şekilde uyuşamayacağını ve bunun da gerçek teoriyi istatistiksel olarak reddedeceğini buldu.
Buna ek olarak ikili, ALP arayışında yerçekimsel merceklenmenin etkisini görmek için gelecekteki gözlemlerde elde edilecek simüle edilmiş gözlem verileri oluşturdu. Yerçekimi merceklenme etkisi dikkate alınmazsa, gözlemlenen verilerden tahmin edilen ALP’lerin model parametrelerinde istatistiksel olarak anlamlı sistematik sapmaların olacağını ve bunun ALP modelini doğru şekilde yansıtmayacağını bulmuşlardır.
Bu çalışmada geliştirilen yerçekimsel merceklenme düzeltme aracı bugün gözlemsel çalışmalarda zaten kullanılıyor ve Naokawa ve Namikawa bunu gelecekteki görevlere yönelik verileri analiz etmek için kullanmaya devam edecek.
Referans: Fumihiro Naokawa ve Toshiya Namikawa tarafından yazılan “Kozmik çift kırılma üzerinde yerçekimi mercek etkisi”, 27 Eylül 2023, Fiziksel İnceleme D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.108.063525