Einstein’ın Görelilik Teorisi Kozmik Ölçekte Test Edildi İlginç Bulgular Ortaya Çıktı
Evrendeki her şey yerçekimine tabidir. Yerçekimi kavramı temel kuvvetler arasında en bilinen olmakla birlikte , aynı zamanda fizikçilere en büyük meydan okumaları sunmuştur.
Albert Einstein’ın genel görelilik kuramı, yıldızların ve gezegenlerin yerçekimini açıklamakta dikkate değer ölçüde başarılı olmuştur ancak tüm ölçeklerde mükemmel bir şekilde uygulanmıyor gibi görünmektedir.
Genel görelilik, Eddington’ın 1919’da Güneş’in yıldız ışığının sapmasını ölçmesinden, yakın zamanda yerçekimi dalgalarının tespitine kadar, uzun yıllar süren gözlemsel testlerden geçmiştir.
Ancak, kuantum mekaniği yasalarının işlediği son derece küçük mesafelere uygulamaya çalıştığımızda veya tüm evreni tanımlamaya çalıştığımızda anlayışımızdaki boşluklar ortaya çıkmaya başlar.
Nature Astronomy’de yayınlanan yeni çalışma, Einstein’ın teorisini en büyük ölçeklerde test etti.
Model Hatalı mı?
Kuantum teorisi, boş uzayın enerjiyle dolu olduğunu söyler. Varlığını fark etmeyiz çünkü cihazlarımız enerjinin toplam miktarından ziyade sadece enerjideki değişiklikleri ölçebilir.
Bununla birlikte Einstein’a göre, uzaydaki enerjinin itici bir yerçekimi vardır ve boş alanı birbirinden ayırır.
Bununla birlikte, ivmeyi açıklamak için gerekli olan vakum enerjisi veya karanlık enerji miktarı, kuantum teorisinin öngördüğünden çok daha küçüktür.
Bu nedenle, “eski kozmolojik sabit sorun” olarak adlandırılan büyük soru, boşluk enerjisinin gerçekten yerçekimi yapıp yapmadığı, bir yerçekimi kuvveti uygulayıp evrenin genişlemesini değiştirip değiştirmediğidir.
Yanıt evet ise, yerçekimi neden tahmin edilenden çok daha zayıf? Vakum hiç yerçekimi yapmıyorsa, kozmik hızlanmaya neden olan nedir?
Karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyoruz ama Evrenin genişlemesini açıklamak için var olduğunu varsaymamız gerekiyor.
Benzer şekilde, galaksilerin ve kümelerin bugün onları gözlemlediğimiz şekilde nasıl evrimleştiğini açıklamak için, karanlık madde adı verilen bir tür görünmez madde varlığının olduğunu varsaymamız gerekir.
Bu varsayımlar, bilim insanlarının lambda soğuk karanlık madde (LCDM) modeli olarak adlandırılan standart kozmolojik teorisinde açıklanır. Kozmosta yüzde 70 karanlık enerji, yüzde 25 karanlık madde ve yüzde 5 sıradan madde olduğunu söyler ve bu model, son 20 yılda kozmologlar tarafından toplanan tüm verileri uydurmada oldukça başarılı olmuştur.
Ancak Evrenin büyük bir kısmının, anlamsız tuhaf değerler alan karanlık güçlerden ve maddelerden oluşması gerçeği, birçok fizikçiyi Einstein’ın yerçekimi teorisinin tüm evreni tanımlamak için değişikliğe ihtiyacı olup olmadığını merak etmeye sevk etti.
Birkaç yıl önce, Hubble sabiti olarak adlandırılan kozmik genişleme oranını ölçmenin farklı yollarının farklı cevaplar verdiği ortaya çıktığında Hubble gerilimi olarak bilinen bir problem ortaya çıktı.
Anlaşmazlık, Hubble sabitinin iki değeri arasındadır.
Bunlardan biri, Büyük Patlama’dan (kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu) arta kalan ışığı eşleştirmek için geliştirilmiş olan LCDM kozmolojik modeli tarafından tahmin edilen sayıdır.
Diğeri ise uzak galaksilerdeki süpernovalar olarak bilinen patlayan yıldızları gözlemleyerek ölçülen genişleme hızıdır.
Hubble gerilimini açıklamak için LCDM’yi değiştirmenin yolları için birçok teorik fikir önerilmiştir. Bunlar arasında alternatif yerçekimi teorileri vardır.
Genel görelilik, yerçekimini, ışık ve maddenin seyahat ettiği yolları bükerek uzay ve zamanın bükülmesi olarak tanımlar. Daha da önemlisi, ışık ışınlarının ve maddenin yörüngelerinin yerçekimi tarafından aynı şekilde bükülmesi gerektiğini söyler.
Bir kozmolog ekibi, genel göreliliğin temel yasalarını test etmek ve Einstein’ın teorisini değiştirmenin, Hubble gerilimi gibi kozmolojinin bazı açık problemlerini çözmeye yardımcı olup olmayacağını araştırdı.
Genel göreliliğin büyük ölçeklerde doğru olup olmadığını bulmak için, ilk kez onun üç yönü aynı anda incelendi. Bunlar, Evrenin genişlemesi, yerçekiminin ışık üzerindeki etkileri ve yerçekiminin madde üzerindeki etkileriydi.
Bayes çıkarımı olarak bilinen istatistiksel bir yöntem kullanarak, bu üç parametreye dayalı bir bilgisayar modelinde kozmik tarih aracılığıyla Evrenin yerçekimini yeniden yapılandırıldı.
Planck uydusundan gelen kozmik mikrodalga arka plan verilerini, süpernova kataloglarını ve ayrıca SDSS ve DES teleskopları tarafından uzak galaksilerin şekilleri ve dağılımına ilişkin gözlemleri kullanarak parametreleri tahmin edebilir.
Daha sonra yeniden yapılandırma LCDM modelinin (esas olarak Einstein’ın modeli) öngörüsüyle karşılaştırıldı.
Oldukça düşük istatistiksel anlamlılığa sahip olsa da, Einstein’ın tahminiyle olası bir uyumsuzluğun ilginç ipuçlarını bulundu.
Bu, yine de yerçekiminin büyük ölçeklerde farklı şekilde çalışma olasılığının olduğu ve genel görelilik teorisinin düzeltilmesi gerekebileceği anlamına gelir.
Çalışma ayrıca Hubble gerilim problemini sadece yerçekimi teorisini değiştirerek çözmenin çok zor olduğunu gösterdi.
Tam çözüm muhtemelen kozmolojik modelde, protonların ve elektronların Big Bang’den hemen sonra hidrojeni oluşturmak üzere ilk kez birleştiği zamandan önce mevcut olan, özel bir karanlık madde formu, erken bir karanlık enerji türü gibi yeni bir bileşen gerektirecektir. Bunlar ilkel manyetik alanlardır ya da verilerde henüz bilinmeyen bir sistematik hata vardır.
Çalışma gözlemsel verileri kullanarak genel göreliliğin geçerliliğini kozmolojik mesafeler üzerinden test etmenin mümkün olduğunu göstermiştir. Hubble sorununu henüz çözememiş olsak da, birkaç yıl içinde yeni sondalardan çok daha fazla veriye sahip olacağız.
Bu, genel göreliliği ince ayar yapmaya devam etmek, modifikasyonların sınırlarını keşfetmek, kozmolojideki bazı açık zorlukları çözmenin yolunu açmak için bu istatistiksel yöntemleri kullanabileceğimiz anlamına geliyor.
Kaynak: https://www.sciencealert.com
Derleyen : Figen Berber