Kozmolojinin Krizi Çözülüyor: Evren Hakkında Yeni Bir Anlayış mı?
Evrenin genişleme hızıyla ilgili ısrarcı ve rahatsız edici bir sorun, fizik hakkında bildiğimiz her şeyin yeniden yazılmasını gerektirmeyebilir.
James Webb Uzay Teleskobu kullanılarak yapılan yeni ölçümler, yerel Evren’in megaparsek başına saniyede yaklaşık 70 kilometre (yaklaşık 43 mil) hızla bizden uzaklaştığını gösteriyor.
Eğer doğruysa bu çok büyük bir rakam. Evrenin hızlanan genişlemesine ilişkin ölçümler arasında yüzyıldır bilim insanlarını uğraştıran bir tutarsızlığı nihayet çözebilir: bazen kozmolojideki en büyük kriz olarak adlandırılan Hubble gerilimi.
Sorunun kesin olarak çözüldüğünü ilan edebilmemiz için çok daha fazla çalışmaya ihtiyacımız olacak, ancak üç farklı yıldız türü kullanılarak yapılan yeni ölçümler ileriye dönük önemli bir adım olabilir.
Chicago Üniversitesi’nden astronom Wendy Freedman, “Bu yeni JWST verilerine dayanarak ve üç bağımsız yöntem kullanarak, bir Hubble gerginliği için güçlü kanıtlar bulamıyoruz” diyor. “Aksine, Evrenin evrimini açıklamaya yönelik standart kozmolojik modelimiz ayakta duruyor gibi görünüyor.”
Olay şu. Evren, Hubble sabiti olarak bilinen hızlanan bir oranda genişliyor. Bu sabiti hesaplamak için, her biri kendi ölçümlerini veren farklı türde gözlemlenebilirler kullanabiliriz.
Evrenin erken dönemlerine ait gözlemlenebilirler arasında kozmik mikrodalga arka planı (Evren’den akan ilk ışıktan arta kalan mikrodalga radyasyonu) ve uzak galaksilerin yayılımında bir zamanlar Evren’in erken dönemlerinde dalgalanan dalgalarla uyumlu desenler olan baryon akustik salınımları yer almaktadır.
Bu iki sinyal standart cetveller olarak bilinir, çünkü ne kadar büyük olduklarını biliyoruz. Doğrudan doğru mesafe ölçümleri elde etmemizi sağlarlar ve Evren’in megaparsek başına saniyede yaklaşık 67,4 kilometrelik bir hızla genişlediğini gösterirler.
Yakın Evren’den gelen sinyaller standart mumlar olarak bilinir. Bunlar Cepheid değişken yıldızları ve Tip Ia süpernovaları gibi içsel parlaklığı bilinen nesnelerdir. Ne kadar parlak olduklarını bildiğimiz için, uzaklıklarını da doğru bir şekilde hesaplayabiliriz. Ve megaparsek başına saniyede 74 kilometre civarında bir Hubble sabiti öneriyorlar.
Şimdi, her iki ölçüm türünün de birbiriyle örtüşen hata çubukları var, bu yüzden bu tutarsızlık bildiğimiz kozmolojinin sonu değil. Ancak bir genişleme hızı için daha kesin bir rakama güvenle ulaşmak gerçekten güzel olurdu. Ya da birden fazla genişleme hızı varsa, Evren’in farklı bölümlerinin neden farklı şekilde genişlediğine dair bir açıklama.
Freedman birkaç yıldır Hubble sabitini geleneksel standart mumlardan farklı yöntemler kullanarak ölçmek için çalışıyor. Özellikle kırmızı dev dalın ucundaki yıldızlara ya da TRGB yıldızlarına odaklanıyor.
Bu yıldızlar tek tip bir boyuta ve parlaklığa ulaşarak yakın galaksilere olan mesafeyi ölçmek için doğru bir araç haline gelirler. Freedman ve meslektaşları, Hubble ve Gaia gibi çeşitli araçların gözlemlerini kullanarak, megaparsek başına saniyede yaklaşık 69 ila 70 kilometrelik bir Hubble sabiti döndüren çeşitli TRGB ölçümleri yaptılar.
James Webb Uzay Teleskobu, şimdiye kadar konuşlandırılmış en güçlü uzay teleskobu. Freedman ve ekibi şimdi bu teleskopla TRGB yıldızlarının yanı sıra Cepheid değişken yıldızlarını ve sabit parlaklıklarına dayanarak yeni bir standart mum türü olduğunu söyledikleri karbon zengini bir tür dev yıldızı da ölçüyor.
Araştırmacılar, her üç yıldızın mesafelerini bağımsız olarak ölçerek, Hubble sabitinin bağımsız bir ölçümünü elde etmek için sistematik hataları çapraz kontrol etmek için kullanabilecekleri zengin bir veri elde ettiler.
TRGB yıldızları için araştırmacılar megaparsek başına saniyede 69,85 kilometre değerini elde ettiler. Karbon yıldızları için ise 67,96 değerini elde ettiler. Cepheid değişkenleri 72.05 ile biraz aykırı bir değerdi, ancak her üçü için de hata çubukları örtüşüyor.
Freedman, “Tamamen farklı üç yıldız türünden iyi bir uyum elde etmek, bizim için doğru yolda olduğumuzun güçlü bir göstergesidir” diyor.
Henüz ormandan çıkmış değiliz. Ölçüm hem standart cetvellerin hem de standart mumların hata çubukları içinde kalsa da, sorunun bu kadar ani bir şekilde çözülmesi için çok uzun süredir farklı değerler türetiyoruz. Aslında, bu yılın başlarında Cepheid değişken yıldızlarının ve Tip Ia süpernovalarının JWST ölçümü, Hubble’ın megaparsek başına saniyede 73 kilometre ölçümünü doğrulamak için kullanıldı.
Bu yüzden daha çok ölçüm yapmamız, yeniden ölçüm yapmamız ve tekrar ölçüm yapmamız gerekecek. Sadece emin olmak için. Yine de yeni rakamlar, farklı gözlemlenebilirler arasındaki değişkenlerin, herhangi bir büyük yeni teori ortaya koymaya gerek kalmadan, tutarsızlığı gerçekten açıklayabileceğini gösteriyor.
Yine de, kim bilir? Belki de sonuçta bir cevap ararken yeni bir fiziğe bile rastlayabiliriz.
Kaynak: https://www.sciencealert.com
Kozmik Mikrodalgalarla Zamanda Bir Yolculuk: Evrenin Başlangıcına Doğru