İlkin kainatdakı maddə sıxlığının bərpa olunmuş xəritəsi ilə bugünkü qalaktikaların yerləşməsi arasındakı əlaqə (foto: “Nature Astronomy”)
Bu gün gördüyümüz qalaktikalar milyardlarla il ərzində böyük dəyişikliklərə uğrayıb. Onlar başqa qalaktikalarla toqquşub və birləşib, ətrafdakı qazı və tozu cazibə qüvvəsi ilə özlərinə çəkərək böyüyüb, yeni ulduzlar yaradıb. Buna baxmayaraq, yeni araşdırma göstərir ki, onların fırlanmasında kainatın ilk dövrlərindən qalma iz hələ də silinməyib.
Çin, Kanada və Tayvandan olan astronomlar bugünkü qalaktikaların fırlanma istiqamətini ilkin kainatda maddənin necə paylandığı əsasında aparılmış hesablamalarla müqayisə ediblər. Müqayisə gözlənilən və müşahidə olunan istiqamətlər arasında təsadüflə izah edilməsi çox çətin olan uyğunluq üzə çıxarıb.
“Nature Astronomy” jurnalı sentyabrın 28-də bu araşdırmaya həsr olunmuş elmi şərh dərc edib. Məqalədə nəticələr qalaktikaların necə fırlanmağa başladığını izah edən nəzəriyyənin indiyədək əldə olunmuş ən güclü müşahidə dəlillərindən biri kimi qiymətləndirilib (“nature.com”).
Qalaktikalar necə fırlanmağa başlayıb?
Kainatın ilk dövrlərində maddə hər yerə eyni sıxlıqda yayılmamışdı. Bəzi ərazilərdə maddə bir qədər çox, digərlərində isə az idi. Maddənin daha sıx toplandığı sahələr daha güclü cazibə yaradaraq ətrafdakı maddəni özünə çəkib. Zaman keçdikcə bu topalar böyüyüb və qalaktikaların, eləcə də qalaktika qruplarının əsasını qoyub.
Ancaq qalaktikaya çevriləcək həmin ilkin maddə topaları tam kürə formasında deyildi. Ətrafdakı maddənin yaratdığı cazibə də onların hər tərəfinə eyni güclə təsir göstərmirdi. Topanın müxtəlif hissələri fərqli güclə çəkildiyinə görə maddə yavaş-yavaş fırlanmağa başlayıb.
Bu mexanizm elmdə “qabarma qüvvələrinin yaratdığı fırladıcı təsir nəzəriyyəsi” adlanır. Buradakı “qabarma qüvvəsi” yalnız dəniz suyunun qalxıb-enməsini bildirən anlayış deyil. Söhbət cazibənin cismin bütün hissələrinə eyni güclə təsir etməməsindən gedir. Ayın cazibəsi Yer kürəsinin ona yaxın və uzaq tərəflərinə fərqli təsir göstərdiyi üçün dənizlərdə qabarma və çəkilmə yaranır. İlkin kainatda da maddə topalarının müxtəlif hissələrinə düşən cazibə fərqi həmin topaları fırladıb.
Nəzəriyyəyə görə, qalaktikaya çevriləcək maddə topasının hansı istiqamətdə fırlanacağını ətrafdakı maddənin yaratdığı qeyri-bərabər cazibə sahəsi müəyyənləşdirib. Daha sonra baş verən toqquşmalar, birləşmələr və başqa proseslər həmin istiqaməti dəyişə bilərdi. Buna görə də ilkin cazibə təsirinin qalaktikaların fırlanmasında buraxdığı izin milyardlarla il sonra da qaldığını müşahidələrlə sübut etmək çətin idi.
İlkin kainatın xəritəsi necə bərpa olunub?
Siamen Universitetindən Min-Cie Şenin rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu bugünkü qalaktikaların müşahidə olunan hərəkətini kompüter vasitəsilə bərpa edilmiş ilkin kainat xəritəsi ilə müqayisə edib.
Alimlər əvvəlcə “Sloan Digital Sky Survey” layihəsinin “MaNGA” proqramı vasitəsilə toplanmış məlumatlardan istifadə ediblər. Bu müşahidələr qalaktikanın müxtəlif hissələrindəki ulduz və qazın bizə doğru, yaxud bizdən uzağa hansı sürətlə hərəkət etdiyini göstərir. Qalaktikanın bir tərəfi bizə yaxınlaşır, digər tərəfi isə bizdən uzaqlaşırsa, həmin fərq əsasında onun hansı istiqamətdə fırlandığını müəyyənləşdirmək mümkündür.
Burada “qaz” dedikdə qalaktikanın daxilindəki ulduzlararası maddə, xüsusilə də ionlaşmış hidrogen nəzərdə tutulur. Bu qazın yaydığı işığı təhlil etməklə onun hərəkət sürətini və istiqamətini ölçmək mümkündür.
Tədqiqatçılar daha sonra ELUCID layihəsinin hazırladığı modelə müraciət ediblər. Layihə kainatın bizə nisbətən yaxın hissəsində qalaktika və qalaktika qruplarının bugünkü yerləşməsindən çıxış edərək maddənin ilkin dövrlərdə necə paylandığını bərpa edir.
Alimlər qalaktikaların və onların yerləşdiyi qaranlıq maddə halolarının indiki mövqelərini müəyyənləşdiriblər. Sonra kompüter modeli vasitəsilə bu sistemlərin formalaşdığı ilkin maddə topalarının harada yerləşdiyini hesablayıblar.
Qaranlıq maddə işıq saçmadığı üçün gözlə görünmür. Onun varlığı ulduzlara və qalaktikalara göstərdiyi cazibə təsiri ilə müəyyən edilir. Qalaktikanı əhatə edən böyük qaranlıq maddə toplusu “halo” adlanır. Qalaktikalar bu haloların daxilində yaranır və inkişaf edir.
Tədqiqatçılar ilkin maddə topasının ətrafındakı cazibə sahəsini hesablayaraq həmin topanın hansı istiqamətdə fırlanmalı olduğunu müəyyənləşdiriblər. Son mərhələdə hesablanan istiqamət bugünkü qalaktikaların müşahidə olunan fırlanması ilə tutuşdurulub.
Ən aydın iz elliptik qalaktikalardakı qazda tapılıb
Araşdırmaya öz qaranlıq maddə halolarının mərkəzində yerləşən 781 elliptik və 815 spiral qalaktika daxil edilib. Bu qalaktikalarda qazın hərəkət istiqamətini etibarlı şəkildə ölçmək mümkün olub. Alimlər ulduzların hərəkətini də ayrıca təhlil ediblər.
Ən aydın uyğunluq iri qaranlıq maddə halolarının mərkəzində yerləşən böyük kütləli elliptik qalaktikalardakı qazda aşkarlanıb. Bu qalaktikalarda qazın bugünkü fırlanma istiqaməti ilkin maddə bölgüsü əsasında hesablanan istiqamətlə nəzərəçarpacaq dərəcədə üst-üstə düşüb.
Nəticənin statistik əhəmiyyəti təxminən 7 siqma olub. Siqma nəticənin təsadüfən alınması ehtimalını qiymətləndirmək üçün istifadə edilən statistik ölçüdür. Göstərici yüksəldikcə təsadüf ehtimalı azalır. Fizikada 5 siqma səviyyəsi, adətən, kəşf üçün tələb olunan hədd sayılır. Buna görə də 7 siqmalıq nəticə aşkarlanmış əlaqənin son dərəcə güclü olduğunu göstərir.
Əvvəlki müşahidələrdə oxşar əlaqə tapılsa da, nəticələr təxminən 3 siqma səviyyəsində qalmışdı. Bu isə mümkün əlaqə əlaməti olsa da, qəti nəticə çıxarmaq üçün yetərli sayılmırdı.
Araşdırmada nəzəriyyənin başqa bir proqnozu da öz təsdiqini tapıb. Qaranlıq maddə halosunun kütləsi artdıqca, onun ilkin fırlanmasında daha geniş ərazidəki cazibə sahəsi rol oynayıb. Bu nəticə əvvəlki nəzəri hesablamalar və kompüter modelləri ilə uyğun gəlib.
Niyə spiral qalaktikalarda əlaqə daha zəifdir?
İlk baxışda nəticə təəccüblü görünə bilər. Spiral qalaktikaların aydın seçilən diski və spiral qolları var. Onların fırlanmasını müşahidə etmək nisbətən asandır. Elliptik qalaktikalarda isə belə disk və qollar yoxdur. Bu qalaktikalardakı ulduzlar da eyni müstəvidə və vahid istiqamətdə hərəkət etmir.
Buna baxmayaraq ilkin cazibə sahəsi ilə ən güclü əlaqə məhz elliptik qalaktikalardakı qazın hərəkətində tapılıb.
Alimlər bunu bir neçə səbəblə izah edirlər. Araşdırmaya daxil edilən elliptik qalaktikalar əsasən daha iri və böyük kütləli qaranlıq maddə halolarında yerləşir. Belə sistemlər ilkin cazibə təsirinin izini daha yaxşı saxlaya bilər. İri haloların ilkin mövqeyini kompüter modeli ilə bərpa etmək də kiçik halolarla müqayisədə daha asandır.
Elliptik qalaktikalardakı ionlaşmış qazın hərəkəti ulduzların hərəkətindən daha nizamlı olub. Buna görə də qazın fırlanma istiqamətini daha dəqiq ölçmək mümkünləşib. Ulduzların orbitləri isə qalaktikaların birləşməsi və uzun müddət davam edən qarşılıqlı cazibə təsirləri nəticəsində dəyişib.
Araşdırma qazın ilkin cazibə təsiri haqqında ulduzlardan daha aydın məlumat saxlaya biləcəyini göstərir. Ancaq alimlər bunun bütün elliptik qalaktikalara aid dəyişməz qayda olduğunu demirlər. Hazırkı nəticə araşdırılmış qalaktikalar və istifadə olunmuş ölçmə üsulu çərçivəsində əldə edilib.
Spiral qalaktikalarda əlaqənin zəif görünməsi ilkin izin tamamilə itməsi demək deyil. Tədqiqatçılar kütləsi az olan sistemləri nümunədən çıxardıqda daha böyük spiral qalaktikalarda da nəzərəçarpacaq uyğunluq görüblər.
Ayrı-ayrı qalaktikaların fırlanma istiqamətini dəqiq hesablamaq mümkün deyil
Araşdırmanın nəticəsi ilkin kainatın xəritəsinə baxaraq hər qalaktikanın bugünkü fırlanma istiqamətini dəqiq müəyyənləşdirməyin mümkün olması demək deyil. Aşkarlanmış uyğunluq çox sayda qalaktikaların birgə təhlili zamanı görünən statistik əlaqədir.
Qalaktikalar yarandıqdan sonra başqa qalaktikalarla toqquşub və birləşib, ətrafdakı qazı və tozu cazibə qüvvəsi ilə özlərinə çəkərək böyüyüblər. Bu proseslər onların daxili quruluşunu və fırlanma istiqamətini dəyişib. Nəticədə qalaktikaların bugünkü fırlanması ilə ilkin cazibə sahəsi arasındakı əlaqə zəifləyib.
Müşahidələrin dəqiqliyi və ilkin maddə bölgüsünün kompüter vasitəsilə bərpasındakı məhdudiyyətlər də nəticəyə təsir göstərir. Buna görə alimlər ayrı-ayrı qalaktikaların fırlanmasını əvvəlcədən müəyyənləşdirdiklərini yox, böyük qalaktika nümunəsində ilkin təsirin qalıqlarını tapdıqlarını bildirirlər.
Bütün sonrakı dəyişikliklərə baxmayaraq həmin əlaqənin aşkarlanması hələ də mühüm nəticə sayılır. Bu, qalaktikaların öz yaranma tarixləri barədə əvvəllər düşünüldüyündən daha çox məlumat saxladığını göstərir.
Bu nəticə kainat haqqında başqa nə deyə bilər?
Maddənin sıxlıq xəritəsi onun harada və nə qədər toplandığını göstərir. Qalaktikaların fırlanma istiqaməti isə həmin maddəyə keçmişdə cazibənin necə təsir etdiyinə dair əlavə məlumat verir.
Alimlər gələcəkdə bu məlumatdan neytrinoların kütləsini daha dəqiq hesablamaq və qaranlıq enerjinin xüsusiyyətlərini araşdırmaq üçün istifadə edə bilərlər. Fırlanma istiqamətlərinin geniş miqyasda öyrənilməsi ilkin kainatda müəyyən istiqamətə üstünlük verilib-verilmədiyini də yoxlamağa imkan yarada bilər. Bu, fizika qanunlarının kainatın bütün istiqamətlərində eyni işləyib-işləmədiyini anlamaq baxımından əhəmiyyətlidir.
Hazırkı araşdırmada yüzlərlə qalaktikanın məlumatı təhlil olunub. Gələcək müşahidə proqramları isə milyonlarla qalaktikanı əhatə edə bilər. Daha geniş məlumat bazası ilkin cazibə sahəsi ilə bugünkü fırlanma arasındakı əlaqəni daha dəqiq ölçməyə imkan verəcək.
Araşdırma kainatın yaranmasının ilk anını müşahidə etmir və onun niyə mövcud olduğu sualına cavab vermir. Tapıntının əhəmiyyəti başqadır: onilliklər əvvəl riyazi hesablamalar əsasında irəli sürülmüş nəzəriyyənin proqnozu real qalaktikaların hərəkətində aşkar edilib.
Nəticələr qalaktikaların hazır vəziyyətdə meydana çıxmadığını izah edən elmi modeli gücləndirir. Onlar ilkin kainatdakı çox kiçik sıxlıq fərqlərinin cazibə qüvvəsi altında milyardlarla il inkişaf etməsi nəticəsində formalaşıblar. Bugünkü qalaktikaların fırlanması isə həmin uzun inkişaf yolunun hələ silinməmiş izini daşıyır.
“Politfm”
