Webb Evrenin Genişleme Hızını Doğruluyor, Hubble Sabit Gerilimin Gizemini Derinleştiriyor
Hubble sabiti olarak bilinen evrenin genişleme hızı, evrenin evrimini ve nihai kaderini anlamak için temel parametrelerden biridir. Bununla birlikte, çeşitli bağımsız mesafe ölçerler tarafından ölçülen sabitin değeri ile Büyük Patlama sonrası radyasyondan tahmin edilen değer arasında ‘Hubble gerilimi’ olarak bilinen kalıcı bir fark vardır.
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, bu Hubble gerilimine ilişkin en güçlü gözlemsel kanıtlardan bazılarını incelemek ve iyileştirmek için yeni bir fırsat sunuyor. Johns Hopkins Üniversitesi ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü’nden Nobel Ödüllü Adam Rees, kendisi ve meslektaşlarının Hubble sabitinin yerel ölçümlerinin doğruluğunu artırmak için Webb’in gözlemlerini kullanarak yaptıkları son çalışmaları sunacak:
Hiç görüş alanınızın kenarındaki bir işareti görmekte zorlandınız mı? Ne yazıyor? Ne anlama geliyor. Çünkü en güçlü teleskoplarla bile, astronomların okumak istediği ‘işaretler’ çok küçük görünür.
“Kozmologların okumak istedikleri işaret, kozmik hız sınırı işaretidir, Hubble sabiti adı verilen ve bize evrenin ne kadar hızlı genişlediğini söyleyen bir sayıdır. İmzamız uzak galaksilerin yıldızlarında yazılıdır. Bir galaksinin yıldızlarının parlaklığı bize ne kadar uzakta olduğunu ve ışığının bize ulaşmasının ne kadar sürdüğünü söyler. Bir galaksinin kırmızıya kayması aynı zamanda Evren’in bu süre zarfında ne kadar genişlediğini, yani genişleme hızını da gösterir.
Belirli bir yıldız, Cepheid değişkeni, o kadar parlak ki 100 yılı aşkın bir süredir uzaklığını en doğru şekilde ölçebiliyoruz: Güneş’ten 100.000 kat daha parlak bir süperdev yıldız. Bir süperdev yıldız Güneş’ten 100.000 kat daha parlaktır. Dahası, süperdev yıldızlar birkaç haftalık periyotlarla titreşirler (tekrar tekrar genişler ve büzülürler), bu da göreceli parlaklıklarını gösterir. Periyot ne kadar uzunsa, içsel olarak o kadar parlaktır.
‘Aralarında 100 milyon ışık yılından fazla mesafe bulunan galaksilerin uzaklığını ölçmek için altın standarttır ve Hubble sabitinin belirlenmesinde önemli bir adımdır. Hubble sabitinin belirlenmesinde önemli bir adımdır. Ne yazık ki, galaksimizdeki yıldızlar uzaklığımızın küçük bir bölgesinde kümelendiğinden, onları görüş hattındaki komşularından ayırt edebilecek çözünürlüğe sahip değiliz.
Hubble Uzay Teleskobu’nun 1990’da fırlatılmasına ve ardından Cepheid’lerin gözlemlenmesine kadar, Evren’in genişleme hızı belirsizdi, çünkü astronomlar Evren’in 10 mu yoksa 20 milyar yıl mı genişlediğinden emin değillerdi.” Astronomlar Evren’in 10 mu yoksa 20 milyar yıl mı genişlediğinden emin değillerdi Astronomlar evrenin 10 milyar yıl mı yoksa 20 milyar yıl mı genişlediğinden emin değillerdi. Gökbilimciler evrenin 10 mu yoksa 20 milyar yıl mı genişlediğinden emin değillerdi, çünkü eğer hızlı genişliyorsa evren genç, yavaş genişliyorsa yaşlı olacaktı.
Hubble Teleskobu, Dünya üzerindeki teleskoplar arasında görünür dalga boylarında en yüksek çözünürlüğe sahiptir. Sonuç olarak, 100 milyon ışık yılından daha uzak galaksilerdeki Cepheid değişken yıldızlarını tek tek tespit edebilir ve parlaklıklarının değiştiği zaman aralığını ölçebilir.
‘Ancak toz tarafından engellenmeden geçen ışığı görebilmek için (toz mavi ışığı emer ve dağıtır, uzaktaki nesnelerin gerçekte olduklarından daha soluk ve daha uzak görünmesine neden olur) Cepheidlerin yakın kızılötesinde de gözlemlenmesi gerekir.
‘Ne yazık ki Hubble’ın kırmızı ışığı mavi ışık kadar keskin değildir, bu nedenle Cepheus’tan gelen ışık görüş alanındaki diğer yıldızlarla karışır. Ortalama karışımı istatistiksel olarak hesaplamak mümkündür, ancak bu ölçümlere gürültü katacaktır, tıpkı bir doktorun terazideki giysilerin ağırlığını, giysilerin ortalama ağırlığını çıkararak hesaplaması gibi. Bazı insanlar ağır kıyafetler giyiyor.”
“Ancak, keskin kızılötesi görüş James Webb Uzay Teleskobu’nun süper güçlerinden biridir. Büyük aynaları ve son derece hassas optikleri sayesinde Cepheidlerin ışığını komşu yıldızlarınkinden çok az parazitle kolayca ayırabiliyor. Genel Gözlem Programı 1685 ile Webb operasyonlarının ilk yılında, kozmik mesafe merdiveni olarak bilinen iki basamakta Hubble tarafından keşfedilen Cepheidlerin gözlemlerini topladık.”
“İlk adımda, Cepheidlerin gerçek parlaklığını kalibre edebilecek geometrik mesafeleri bilinen galaksilerdeki Cepheidleri gözlemliyoruz. Bizim programımızda bu galaksi NGC 4258’dir. İkinci adım ise yakın zamanda gerçekleşmiş bir Tip Ia süpernovanın ev sahibi galaksisindeki cepheidleri gözlemlemektir.
İlk iki adım, gerçek boyutunu kalibre etmek amacıyla mesafe bilgisini süpernovaya aktarmak için birleştirilir. Üçüncü adım, Evren’in genişlemesinin belirgin olduğu uzak süpernovaları gözlemlemektir; bu da süpernovanın ev sahibi galaksisinin kırmızıya kaymasından çıkarılan mesafe ile parlaklığının karşılaştırılmasıyla ölçülebilir. Bu adımlar dizisi mesafe merdiveni olarak bilinir.
“Kısa bir süre önce 1. ve 2. adımlardan ilk Webb ölçümünü tamamlayarak mesafe merdivenini tamamladık ve Hubble tarafından yapılan önceki ölçümlerle karşılaştırmamıza olanak sağladık.” “Webb ölçümleri, gözlemevinin yakın kızılötesi dalga boylarındaki çözünürlüğü nedeniyle Cepheid ölçümlerindeki gürültüyü önemli ölçüde azalttı.”
“Böyle bir gelişme bir gökbilimcinin rüyasıdır. İlk iki adımda 320’den fazla Cepheid gözlemledik ve önceki Hubble Uzay Teleskobu ölçümlerinin gürültülü ama doğru olduğunu teyit ettik. Ayrıca Webb ile dört süpernova konağını daha gözlemledik ve tüm örnek için benzer sonuçlar elde ettik.”
“Bu sonuçların henüz açıklamadığı şey, Evren’in neden bu kadar hızlı genişliyor gibi göründüğüdür. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunu gözlemleyerek Evren’in genişleme hızını tahmin edebiliriz.
Şu anda ölçülen genişleme oranının tahmin edilenden çok daha yüksek olduğu gerçeği ‘Hubble gerilimi’ olarak biliniyor ve on yıldır bir sorun teşkil ediyor. En heyecan verici olasılık, bu gerilimin evren anlayışımızda eksik olan bir şey hakkında ipuçları sağlayabileceğidir.
‘Egzotik karanlık enerjiye, egzotik karanlık maddeye, yerçekimi anlayışımızdaki bir değişikliğe ya da benzersiz parçacıkların veya alanların varlığına işaret edebilir. Daha basit bir açıklama, aynı yönde çalışan çoklu ölçüm hataları olabilir (astronomlar bireysel hataları ortadan kaldırmak için bağımsız adımlar kullanırlar).
‘Webb’in Hubble ölçümlerini doğrulamasıyla birlikte Webb’in ölçümleri, Hubble’ın sınır fotometrisindeki sistematik hataların mevcut Hubble gerginliğinde önemli bir rol oynamadığına dair bugüne kadarki en güçlü kanıtı sağlamaktadır. Bu da daha ilginç olasılıkların önünü açmakta ve gerilmenin gizemini daha da derinleştirmektedir.
‘Hubble Teleskobu, Dünya atmosferinin bulanıklaştırmasından etkilenmediği için görünür dalga boylarında yer tabanlı teleskoplar arasında en yüksek çözünürlüğe sahiptir. Sonuç olarak, 100 milyon ışık yılından daha uzak galaksilerdeki Cepheid değişken yıldızlarını tek tek tespit edebilir ve parlaklıklarının değiştiği zaman aralığını ölçebilir.
Ancak toz tarafından engellenmeden geçen ışığı görebilmek için (toz mavi ışığı emer ve dağıtır, uzaktaki nesnelerin gerçekte olduklarından daha soluk ve daha uzak görünmesine neden olur) Cepheidlerin yakın kızılötesinde de gözlemlenmesi gerekir.
“Ne yazık ki Hubble’ın kırmızı ışığı mavi ışık kadar keskin değildir, bu nedenle Cepheidlerden görülen ışık görüş alanındaki diğer yıldızlarla karışır. Ortalama karışım oranını istatistiksel olarak hesaplamak mümkündür, tıpkı doktorların bir tartıdaki giysilerin ortalama ağırlığını çıkararak ağırlığı hesaplaması gibi, ancak bunu yapmak ölçümlere gürültü ekler. Bazı insanlar diğerlerinden daha ağır giysiler giyerler.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Webb Evrenin Genişleme Hızını Doğruluyor, Hubble Sabit Gerilimin Gizemini Derinleştiriyor
Webb İlk Kez Çok Önemli Bir Karbon Molekülü Tespit Etti
Webb Evrenin Genişleme Hızını Doğruluyor, Hubble Sabit Gerilimin Gizemini Derinleştiriyor