Görünmeyen Kütle Tarih mi Oluyor?: Karanlık Maddeye İhtiyaç Duymayan Yeni Evren Modeli Ne Söylüyor?
Daha yaşlı bir evren, erken dönem galaksilerine gelişmeleri için milyarlarca yıl daha fazla zaman tanıyabilir; üstelik bu, galaksilerin dönüşünü karanlık maddeye ihtiyaç duymadan açıklayabilen bir modelle mümkün oluyor.
Evrenin standart modeli, galaksilerin nasıl döndüğünü açıklamak için görünmez bir kütleçekim kaynağı olan karanlık maddeye dayanır. *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* dergisinde yayımlanan yeni bir makale, alternatif bir modelin, SPARC veri tabanındaki 175 galaksinin tamamının dönüş eğrilerini karanlık madde olmaksızın yeniden oluşturabildiğini ortaya koyuyor. Bu eğriler, yörünge hızlarının galaksi merkezinden uzaklaştıkça nasıl değiştiğini gösterir ve araştırmacılara, modellerinin öngördüğü kütleçekimini test etme imkânı sağlar.
Söz konusu galaksi çalışması, Ottawa Üniversitesi Fizik Bölümü’nde öğretim üyesi olan Rajendra Gupta ve doktora sonrası araştırmacı Dr. Nikolaos Samaras tarafından 2025 ve 2026 yılları boyunca yürütülen bir dizi testin parçasıdır. Araştırmacılar, önemli astronomik gözlemleri; evrenin yaşını 26,7 milyar yıl olarak belirleyen ve ne karanlık maddeye ne de karanlık enerjiye ihtiyaç duyulduğunu öne süren “CCC+TL” adlı bir modelin tahminleriyle karşılaştırdılar.
Karanlık maddenin yerini değişen sabitler alıyor
Standart kozmolojik model, “lambda soğuk karanlık madde” ifadesinin kısaltması olan ΛCDM olarak adlandırılır. Yunanca Λ harfiyle gösterilen “lambda”, evrenin hızlanan genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerjiyle ilişkili kozmolojik sabiti temsil eder. “Soğuk” ifadesi ise, karanlık maddenin ışığa kıyasla yavaş hareket ettiği anlamına gelir. Bilim insanları on yıllardır karanlık madde ve karanlık enerjiyi arıyor olsalar da, her ikisi de henüz doğrudan tespit edilebilmiş değil.
CCC+TL ve ΛCDM modellerinde kırmızıya kayma (redshift) ile yaş karşılaştırması. Kaynak: Ottawa Üniversitesi
CCC+TL, “birlikte değişen bağlanma sabitleri ve yorgun ışık” (covarying coupling constants plus tired light) anlamına gelir. Bu model, kuvvetleri ve parçacık etkileşimlerini yöneten temel niceliklerin zaman içinde birlikte evrildiği fikrini, ışığın yol alırken enerji kaybettiği önermesiyle birleştirir. Bu çerçevede, temel sabitlerin değişimi; genellikle karanlık madde ve karanlık enerjiye atfedilen etkileri ortaya çıkarabilir.
Söz konusu önermeyi test etmek, mevcut kozmoloji yazılımlarındaki ayarları değiştirmekten daha fazlasını gerektiriyordu. CCC+TL; kütleçekimini ve evrenin genişlemesini tanımlayan Einstein ve Friedmann denklemlerini değiştirir. Gupta ve Samaras, her bir test için kendi modelleriyle tutarlı denklemler ve bilgisayar kodları geliştirdiler.
Araştırmacılar, tekil galaksilerin ötesinde, Mermi Kümesi’ni (Bullet Cluster) de incelediler. Burada, CCC+TL tarafından öngörülen fazladan kütleçekimsel etki, X-ışını yayan sıcak gazla değil, galaksilerle örtüşmektedir. Ekip, bu sonucu daha fazla çalışma gerektiren bir “kavram kanıtı” (proof of concept) olarak tanımlıyor.
Karanlık madde ve karanlık enerjiye atfedilen gözlemlerin, muhtemelen birlikte değişen (kovaryant) eşleşme sabitlerinden kaynaklandığını belirten Gupta, karanlık madde ve karanlık enerjinin kökenini ele aldığı makalesinde bu fikri inceliyor.
Erken dönem galaksilerinin büyümesi için daha fazla zaman
Daha yaşlı bir evren, gökbilimcilerin kozmik tarihin erken dönemlerinde karşılaştıkları büyük ve gelişmiş galaksileri yorumlama biçimlerini de değiştirecektir. Galaksilerin büyümek için zamana ihtiyaç duyması nedeniyle, bu gözlemler ΛCDM (standart kozmolojik model) için soru işaretleri yaratmıştır. Galaksilerin ne kadar zamana sahip olduğu, ışıklarının daha uzun, kırmızı dalga boylarına ne kadar kaydığını gösteren “kırmızıya kayma” (redshift) değerini yorumlamak için kullanılan modele bağlıdır.
Standart modele göre evrenin yaklaşık 300 milyon yaşında olduğu bir döneme (kozmik şafak) denk gelen gözlemler, CCC+TL modelinde aynı kırmızıya kayma değeri için yaklaşık 4,6 milyar yıllık bir evren yaşına karşılık gelir. Bu da galaksilerin gelişmesi için çok daha fazla zaman tanır. *Galaxies* dergisinin 13. sayısında (makale 115) yer alan hesaplamalara göre, erken dönem galaksileri standart modelin öngördüğünden yaklaşık 12 kat daha büyük ve daha kütleli çıkmaktadır.
Gupta, “İmkânsız görünen erken dönem galaksileri, artık öngörülebilir galaksilere dönüşüyor,” diye açıklıyor. “Galaksilerin, James Webb Uzay Teleskobu’nun ulaştığı mesafelerin çok daha ötesinde de var olduğunu öngörüyoruz.”
James Webb Uzay Teleskobu’nun GLIMPSE programı, kırmızıya kayma değerleri 50’yi aşabilen galaksileri aramayı planlıyor; bu da söz konusu öngörünün test edilmesini sağlayabilir. Bu kadar yüksek kırmızıya kayma değerlerinde, standart model devasa galaksilerin oluşması için çok az zaman tanımaktadır. Oysa CCC+TL modeli böyle bir zaman kısıtlaması getirmez.
Erken dönem elementlerine dair öngörüler standart modelle örtüşüyor
Araştırmacılar ayrıca, geliştirdikleri çerçevenin kozmik tarihin çok daha erken dönemlerine ait kanıtları açıklayıp açıklayamayacağını da test ettiler. Büyük Patlama’dan kısa bir süre sonra oluşan hidrojen, helyum ve diğer hafif elementlerin miktarlarına dair öngörüleri, standart modelin verileriyle uyumlu çıktı. Ayrıca bu model, galaksi yaşlarını kullanarak evrenin zaman içinde ne kadar hızlı genişlediğini tahmin etmeye yarayan “kozmik kronometre” ölçümleriyle de örtüşmektedir.
Süpernova gözlemlerindeki zaman genişlemesi (time dilation) üzerine yapılan ayrı bir çalışma da —henüz hakem değerlendirme sürecinde olsa da— CCC+TL modelini desteklemektedir. Buradaki zaman genişlemesi, bir yıldız patlamasına dair gözlemlenen zaman ölçeğinin uzamasını ifade eder. Ekibin çalışmaları, erken evrenden günümüze kalan radyasyon olan kozmik mikrodalga arka plan ışımasını da kapsamaktadır. Gupta, “Yeni ortaya çıkan modellerin çoğu yalnızca sınırlı sayıda gözlemi açıklıyor,” diyor. “Yeni bir model, kozmoloji ve astrofiziğin temelleriyle çelişmemeli ve bulgularımız, henüz yayınlanmamış olan Kozmik Mikrodalga Arka Planı sorunu da dahil olmak üzere bu zorluğun üstesinden geliyor.”
Gupta, “Bu başarı, gökbilimcileri yeni modeli ciddiye almaya teşvik etmeli. Anlaşılması ve uygulanması zor olsa da, evren fiziğini ΛCDM sınırlarının ötesine taşıdığına inanıyoruz,” diyerek sözlerini noktalıyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Gizemli JWST Keşifleri Kozmik Tarihin Yeniden Yazılmasını Zorlayabilir mi?