Dev Bir Boşlukta mı Yaşıyoruz? Araştırmalar Evrenin Genişlemesinin Gizemlerini Çözmeye Devam Ediyor.
Evrenin Genişleme Hızı Gizemi: Kozmik Boşlukta mı Yaşıyoruz?
Kozmolojideki en büyük gizemlerden biri evrenin genişleme hızıdır. Bu, lambda-soğuk karanlık madde (ΛCDM) olarak da bilinen Standart Kozmolojik Model kullanılarak tahmin edilebilir. Bu model, kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak adlandırılan Büyük Patlama’dan kalan ışığın ayrıntılı gözlemlerine dayanmaktadır.
Evrenin genişlemesi galaksilerin birbirlerinden uzaklaşmasına neden olur. Galaksiler bizden ne kadar uzaklaşırsa, o kadar hızlı hareket ederler. Galaksi hızı ve mesafesi arasındaki ilişki, megaparsek (astronomide bir uzunluk birimi) başına saniyede yaklaşık 43 mil (70 km) olan Hubble sabiti tarafından yönetilir. Bu da bir galaksinin bizden uzaklaştığı her bir milyon ışık yılı için saatte 50.000 mil daha hızlı hareket ettiği anlamına gelir.
Ne yazık ki Standart Model için bu değer son zamanlarda tartışmalı hale gelmiş ve bilim insanlarının ‘Hubble Gerilmesi’ olarak adlandırdıkları duruma yol açmıştır. Bu değer, yakın galaksiler ve süpernovalar (patlayan yıldızlar) kullanılarak yapılan genişleme hızı ölçümlerine dayanmaktadır ve CMB temelinde tahmin edilen değerden %10 daha yüksektir.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society’de yayınlanan yeni bir makalede yazarlar olası bir açıklama sunuyor. Uzayda büyük bir vakum içinde yaşıyoruz (ortalama yoğunluğun altında bir bölge). Bu vakumun, madde vakumdan dışarı akarken yerel ölçümleri büyütme potansiyeline sahip olduğu gösterilmiştir. Dışarı akış, vakumu çevreleyen yüksek yoğunluklu bölgeler vakumu birbirinden ayırdığında meydana gelir. Başka bir deyişle, yerçekimi vakumun içindeki düşük yoğunluklu maddeden daha büyüktür.
Bu senaryoda, vakumun merkezine yakınız, ancak vakum tamamen boş değildir çünkü yarıçapı yaklaşık bir milyar ışık yılıdır ve yoğunluğu tüm evrenin ortalamasından yaklaşık %20 daha düşüktür.
CMB aynı zamanda erken evrenin yapısının bir anlık görüntüsüdür ve bugün maddenin oldukça düzgün bir şekilde dağılmış olması gerektiğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, farklı bölgelerdeki galaksilerin sayısının doğrudan sayımı, gerçekten de yerel bir boşlukta olduğumuzu göstermektedir.
Yerçekimi yasalarındaki değişiklikler
Başlangıç yoğunluğunda küçük dalgalanmalarla büyük ve büyüyen bir boşlukta olduğumuzu varsayarak kozmolojik gözlemleri harmanlayarak bu fikri daha fazla test etmek istedik.
Bunu yapmak için ΛCDM’yi Modifiye Newton Dinamiği (MOND) adı verilen alternatif bir teori ile değiştirdik.
MOND başlangıçta galaksilerin dönüş hızındaki anormallikleri açıklamak için önerilmişti, bu da ‘karanlık madde’ adı verilen görünmez madde önerisine yol açtı; MOND bunun yerine, galaksilerin dış bölgelerinde olduğu gibi yerçekimi çok zayıf olduğunda, anormalliklerin Newton’un yerçekimi yasalarının ihlali ile açıklanabileceğini önermektedir.
MOND’daki genel kozmik genişleme tarihi Standart Model’inkine benzer, ancak yapılar (örneğin galaksi kümeleri) MOND’da daha hızlı büyür. Modelimiz, MOND evreninde yerel evrenin nasıl göründüğünü yakalamaktadır. Yerel genişleme oranının mevcut ölçümlerinin konumumuza bağlı olarak değiştiği bulunmuştur.
Son galaksi gözlemleri, modelimiz tarafından öngörülen farklı konumlardaki genişleme oranlarına dayalı önemli yeni testlere olanak sağlamaktadır. Bu, yığın akışı olarak bilinen şeyin ölçülmesiyle yapılabilir. Yığın akışı, belirli bir küre içindeki bir maddenin ortalama hızıdır ve kürenin yüksek veya düşük yoğunluğa sahip olmasına bağlı olarak değişir. Bu hız kürenin yarıçapı ile değişir ve son gözlemlere göre bir milyar ışık yılına kadar çıkabilir.
İlginç bir şekilde, bu ölçekteki galaksilerin toplu akışı Standart Model tarafından öngörülenden dört kat daha hızlıdır. Ayrıca, Standart Model tahminlerinin aksine, söz konusu bölgenin büyüklüğü ile birlikte artıyor gibi görünmektedir. Bunun Standart Model ile uyuşma olasılığı milyonda birden daha azdır. Bu, çalışmamızın yığın akıları için öngördüğü şeyi doğrulamaktadır. Sonuçlarımızın gözlemlerle iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür. Bu durumun gerçekleşmesi için, boşluğun merkezinin boşluğun merkezine çok yakın olması ve boşluğun merkezinin neredeyse boş olması gerekir.
Bir durum çözülmüştür.
Bu sonuç, Hubble geriliminin genel çözümü sorgulandığında elde edilmiştir. Bazıları daha hassas ölçümlere ihtiyaç olduğunu savunmaktadır. Diğerleri, yerel olarak ölçülen yüksek genişleme oranlarının aslında doğru olduğu varsayılırsa bir çözüm bulunabileceğine inanmaktadır. Ancak, CMB’nin doğru görünmesi için erken evrenin genişleme tarihinde bazı değişiklikler yapılması gerekecektir.
Ne yazık ki, etkili bir inceleme bu yaklaşımla ilgili yedi sorun ortaya çıkarmıştır. Eğer Evren kozmik tarihinin büyük bir bölümünde %10 daha hızlı genişliyor olsaydı, Evren yaklaşık %10 daha genç olurdu ki bu da en eski yıldızların yaşıyla tutarsız olurdu.
Galaksi sayısındaki derin yerel boşluklar ve kütle akışında gözlenen hızlı artış, yapının ΛCDM tarafından öngörülen on ila yüz milyonlarca ışık yılı ölçeğinden daha hızlı büyüdüğünü kuvvetle göstermektedir.
İlginç bir şekilde, büyük galaksi kümesi El Gordo’nun Evren tarihinin çok erken dönemlerinde oluştuğu bilinmektedir ve kütlesi ve çarpışma hızı Standart Model’e uymayacak kadar büyüktür. Bu da bu yapının Standart Model için çok yavaş oluştuğunun bir başka kanıtıdır.
Kütleçekimi bu kadar büyük ölçeklerde baskın güç olduğundan, belki de Einstein’ın kütleçekimi teorisi olan Genel Göreliliğin genişletilmesi gerekmektedir.
Ancak, yerçekiminin bir milyon ışık yılı veya daha büyük ölçeklerde nasıl davrandığını ölçmenin iyi bir yolu yoktur. Genel göreliliğin geçerli olduğunu varsayabilir ve bunu gözlemlerle karşılaştırabiliriz, ancak şu anda kozmolojimizin en iyi modellerinin karşı karşıya olduğu çok ciddi gerilimlere yol açan tam da bu yaklaşımdır.
Einstein’ın şöyle dediği söylenir: ‘Bir sorunu, en başta soruna neden olan fikirle çözemezsiniz’. Yüzyılı aşkın bir süredir ilk kez, yerçekimi teorisini temelden değiştirmeden bunun değişmesi gerektiğine dair somut kanıtlar görebiliriz.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Dev Bir Boşlukta mı Yaşıyoruz? Araştırmalar Evrenin Genişlemesinin Gizemlerini Çözmeye Devam Ediyor.
Güneş Sistemini Kıskandıran: HD110067 ve Altı Mükemmel Uyumlu Dünya
Dev Bir Boşlukta mı Yaşıyoruz? Araştırmalar Evrenin Genişlemesinin Gizemlerini Çözmeye Devam Ediyor.