Hiyerarşik Yapı Oluşumu
Standart kozmolojik modelde, yapı aşağıdan yukarıya doğru büyümektedir; küçük karanlık madde haleleri önce oluşmakta ve galaksilere ev sahipliği yapan giderek daha büyük sistemlerle birleşmektedir.
Tanım
Hiyerarşik yapı oluşumu, erken evrendeki küçük aşırı yoğunlukların önce düşük kütleli karanlık madde halelerine çökmesi, ardından birleşerek ve madde toplayarak giderek daha büyük haleleri ve içerdikleri galaksileri, grupları ve kümeleri inşa etme sürecidir.
Kapsam
Bu konu, kütleçekimsel kararsızlık yoluyla yoğunluk dalgalanmalarının büyümesini, karanlık madde halelerinin aşağıdan yukarıya doğru birleşimini, hale kütle fonksiyonu gibi hale popülasyonunun istatistiksel tanımlarını, birleşme ağaçlarının rolünü ve kozmik yapının oluşumunu takip eden sayısal simülasyonları kapsamaktadır.
Temel sorular
- Küçük yoğunluk dalgalanmaları nasıl bağlı karanlık madde halelerine dönüşmektedir?
- Halelerin kütleye bağlı olarak bolluğunu hangi istatistiksel yasalar tanımlamaktadır?
- Halelerin birleşme geçmişleri nasıl temsil edilmekte ve hesaplanmaktadır?
- Kozmolojik simülasyonlar gözlemlenen kozmik ağı nasıl yeniden üretmektedir?
Temel kuramlar
- Press-Schechter hale bolluğu
- Press ve Schechter, Gauss yoğunluk dalgalanmalarının istatistiklerinden yola çıkarak, çökmüş halelerin kütle ve zamana bağlı olarak sayı yoğunluğu için analitik bir tahmin türetmiştir.
- Aşağıdan yukarıya birleşim
- Soğuk karanlık madde kozmolojisi, en küçük yapıların önce çöktüğünü ve yukarıya doğru birleştiğini öngörmektedir; bu nedenle galaksiler, daha büyük sistemlerden parçalanmak yerine hiyerarşik olarak büyüyen halelerin içinde oluşmaktadır.
- Kozmolojik N-cisim simülasyonları
- Milyarlarca parçacığı takip eden büyük simülasyonlar, filamentler, haleler ve boşluklardan oluşan kozmik ağı yeniden üretmekte, yapı oluşumunu test etmek için nicel bir omurga sağlamaktadır.
Klinik önem
Hiyerarşik yapı oluşumu, kozmoloji tarafından belirlenen başlangıç koşullarını günümüzdeki galaksi dağılımına bağlayarak, galaksi oluşumu, kümelenme ve evrenin büyük ölçekli yapısının yorumlandığı bir çerçeve sağlaması açısından önem taşımaktadır.
Tarihçe
Press ve Schechter'ın 1974'teki formalizmi, hale bolluklarını ilk kez nicel olarak belirlemiş, 1978'deki White ve Rees kuramı ise galaksileri büyüyen halelerin içine yerleştirmiştir. Soğuk karanlık madde kozmolojisinin yükselişi ve giderek güçlenen simülasyonlar, Millennium Simülasyonu gibi dönüm noktası niteliğindeki çalışmalarla doruk noktasına ulaşarak, hiyerarşik oluşumu standart bir tablo olarak kabul ettirmiştir.
Öne çıkan isimler
- William Press
- Paul Schechter
- Simon White
- Volker Springel
İlgili konular
Temel eserler
- pressschechter1974
- white1978
- springel2005
Sıkça sorulan sorular
- Aşağıdan yukarıya yapı oluşumu ne anlama gelmektedir?
- Bu, küçük yapıların önce oluştuğu anlamına gelmektedir. Soğuk karanlık madde kozmolojisinde, düşük kütleli haleler en erken çökmekte ve ardından birleşerek ve madde toplayarak daha büyük haleleri, grupları ve kümeleri oluşturmaktadır; bu durum, büyük yapıların parçalandığı yukarıdan aşağıya bir senaryonun tam tersidir.
- Yapı oluşumunu incelemek için neden bilgisayar simülasyonlarına ihtiyaç duyulmaktadır?
- Yoğunluk dalgalanmaları büyüdüğünde, büyümeleri oldukça doğrusal olmayan bir hal almakta ve çok sayıda parçacığın kütleçekimsel etkileşimini içermektedir. Sayısal simülasyonlar, bu evrimi doğru bir şekilde takip etmenin ve gözlemlenen yapıyla karşılaştırmanın tek yoludur.