Karanlık Enerjinin En Hassas Ölçümü Evrenin Parçalanmayacağını Doğruluyor.
On yılı aşkın bir süre önce, Karanlık Enerji Araştırması (DES), Evren’in haritasını çıkarmayı amaçlayarak karanlık enerji olarak bilinen gizemli olgunun doğasını anlamamıza yardımcı olabilecek kanıtlar bulmayı hedefledi.
Amerikan Astronomi Topluluğu toplantısında New Orleans’ta açıklanan nihai DES ölçümünün üretimine katkıda bulunan 100’den fazla bilim insanından biriyim.
Karanlık enerjinin gözlemlenebilir Evrenin yaklaşık yüzde 70’ini oluşturduğu tahmin ediliyor, ancak hala ne olduğunu anlamış değiliz. Doğası gizemini korurken, karanlık enerjinin etkisi büyük ölçeklerde hissediliyor. Birincil etkisi, Evren’in hızlanan genişlemesini yönlendirmektir.
New Orleans’ta yapılan duyuru, bu enerji biçimini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir. Diğer şeylerin yanı sıra, bize gözlemlerimizi, Albert Einstein tarafından 1917’de denklemlerinde yerçekiminin etkilerine karşı koymanın bir yolu olarak ortaya atılan kozmolojik sabit adı verilen bir fikre karşı test etme fırsatı veriyor. Einstein daha sonra bunu hesaplamalarından çıkarmıştır.
Ancak kozmologlar daha sonra Evren’in sadece genişlemekle kalmadığını, aynı zamanda genişlemenin hızlandığını keşfettiler. Bu gözlem, karanlık enerji adı verilen gizemli bir niceliğe atfedildi.
Einstein’ın kozmolojik sabit kavramı, pozitif bir değere sahip olsaydı (kozmosun hızlanan genişlemesine uymasına izin verseydi) aslında karanlık enerjiyi açıklayabilirdi.
DES sonuçları, dünyanın dört bir yanındaki araştırmacıların onlarca yıllık çalışmalarının sonucudur ve karanlık enerjinin “durum denklemi” anlamına gelen “w” adlı zor bir parametrenin şimdiye kadarki en iyi ölçümlerinden birini sağlar. Karanlık enerjinin 1998’deki keşfinden bu yana, durum denkleminin değeri temel bir soru olmuştur.
Bu durum, bir maddenin enerji yoğunluğu üzerindeki basınç oranını tanımlar. Evrendeki her şeyin bir durum denklemi vardır.
Bu denklemin değeri, bir maddenin gaz benzeri mi, göreceli mi (Einstein’ın görelilik teorisi tarafından tanımlanan) yoksa akışkan gibi mi davrandığını gösterir. Bu değeri hesaplamak karanlık enerjinin gerçek doğasını anlamanın ilk adımıdır.
w için en iyi teorimiz tam olarak eksi bir (w=-1) olması gerektiğini öngörmektedir. Bu öngörü aynı zamanda karanlık enerjinin Einstein tarafından önerilen kozmolojik sabit olduğunu varsayar.
Beklentileri altüst etmek Eksi bir durum denklemi bize karanlık enerjinin enerji yoğunluğu arttıkça negatif basıncın da arttığını söyler. Evrendeki enerji yoğunluğu arttıkça, itme kuvveti de artar – başka bir deyişle, madde diğer maddeyi iter. Bu da sürekli genişleyen ve hızlanan bir Evren’e yol açar. Dünya’da deneyimlediğimiz her şeye ters düştüğü için kulağa biraz tuhaf gelebilir.
Çalışma, Evren’in genişleme tarihine dair elimizdeki en doğrudan sondayı kullanıyor: Tip Ia süpernovaları. Bunlar bir tür yıldız patlamasıdır ve bir tür kozmik kıstas görevi görerek Evren’in çok uzaklarındaki şaşırtıcı derecede büyük mesafeleri ölçmemizi sağlarlar. Bu mesafeler daha sonra beklentilerimizle karşılaştırılabilir. Bu, 25 yıl önce karanlık enerjinin varlığını tespit etmek için kullanılan teknikle aynıdır.
Şimdiki fark, süpernova örneğimizin büyüklüğü ve kalitesinde. DES ekibi yeni teknikler kullanarak geniş bir mesafe aralığında 20 kat daha fazla veriye sahip. Bu da -0,8 değerini vererek w’nin şimdiye kadarki en hassas ölçümlerinden birini mümkün kılıyor.
İlk bakışta, bu bizim tahmin ettiğimiz kesin eksi bir değeri değildir. Bu, bunun kozmolojik sabit olmadığını gösterebilir. Ancak, bu ölçümdeki belirsizlik yüzde 5 şansla eksi bire izin verecek kadar büyüktür veya bahis oranları sadece 20’ye 1’dir. Bu belirsizlik seviyesi henüz her iki şekilde de söylemek için yeterince iyi değildir, ancak mükemmel bir başlangıçtır.
Higgs Bozonu atomaltı parçacığının 2012 yılında Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nda tespit edilmesi, yanlış olma ihtimalinin milyonda bir olmasını gerektiriyordu.
Ancak bu ölçüm, durum denklemleri birden daha negatif olan “Büyük Yırtılma” modellerinin sonunu işaret edebilir. Bu tür modellerde Evren giderek daha hızlı bir şekilde sonsuza kadar genişleyecek ve sonunda galaksileri, gezegen sistemlerini ve hatta uzay-zamanın kendisini parçalara ayıracaktır. Bu rahatlatıcı.
Her zamanki gibi, bilim insanları daha fazla veri istiyor ve bu planlar çoktan başlamış durumda. DES sonuçları, yeni tekniklerimizin ESA’nın Euclid misyonu (Temmuz 2023’te fırlatılacak) ve Şili’deki yeni Vera Rubin Gözlemevi ile gelecekte yapılacak süpernova deneylerinde işe yarayacağını gösteriyor. Bu gözlemevi yakında teleskobunu kullanarak inşaatın ardından gökyüzünün ilk görüntüsünü alacak ve yetenekleri hakkında bir fikir verecek.
Bu yeni nesil teleskoplar binlerce süpernova daha bulabilir, durum denkleminin yeni ölçümlerini yapmamıza yardımcı olabilir ve karanlık enerjinin doğasına daha da fazla ışık tutabilir.
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Karanlık Enerjinin En Hassas Ölçümü Evrenin Parçalanmayacağını Doğruluyor
Bilimde Devrim: Eğri Uzay-Zamanı Düzeltmek İçin Yeni Bir Yol Haritası