Kanada Hidrojen Yoğunluk Haritalama Deneyi ve evrenin ilk dönemlerinden kalma radyo dalgalarının bir illüstrasyonu. 

Hidrojen evrendeki en yaygın elementtir ve bilim insanları evrenin hızlanan genişlemesini yönlendiren gizemli güç olan karanlık enerjinin doğasını ortaya çıkarmak için onu benzersiz bir şey için kullanabilirler.

Bu yeni karanlık enerji araştırması, araştırmacıların Kanada Hidrojen Yoğunluk Haritalama Deneyi (CHIME) projesinin evrenin uzak geçmişinden gelen hidrojenin zayıf radyo ışımasını tespit edebildiğini belirlemesinden kaynaklanmaktadır.

Yeni çalışma, karanlık enerjiyi araştırmanın daha hızlı ve çok daha ucuz bir yolunu temsil etmekle kalmıyor, aynı zamanda CHIME için de büyük bir dönüm noktası oluşturuyor. Bu cihaz, özellikle karanlık enerjiyi ve onun yaygın etkisini araştırmak için tasarlanmıştır.

Kolombiya Üniversitesi’nden Mark Halpern yaptığı açıklamada, “Kanadalılar tarafından tasarlanıp inşa edilen bu cihazla sunulan, evreni incelemek için tamamen yeni bir teknik. Küresel kozmoloji programında cesur yeni bir adım ve bir Kanada başarı öyküsü” dedi.

Karanlık enerji neden bu kadar sorunlu?

Karanlık enerji, evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli bir kuvvettir. Bilim insanları için bu kadar sorunlu olmasının nedeni, Büyük Patlamanın tetiklediği genişleme durduktan sonra uzayın dokusu üzerinde etkili olmaya başlamasıdır.

Bu, bir çocuğu salıncakta itmeye, salıncağın durmasını izlemeye ve sonra itme olmadan salıncağın tekrar hareket etmeye başlamasına benziyor. Üstelik, salıncak giderek daha hızlı salınmaya başlıyor.

Bilim insanları, bu hayaletimsi itmenin nereden geldiğini ve nasıl devam edeceğini gerçekten bilmek isteyen çok endişeli ebeveynlere benzer.

Tıpkı salıncaktaki itme devam ederse çocuğun çalılıklara veya uzaya düşebileceği gibi, karanlık enerjinin güçlenmesi de evrenin soğuk ölümüne veya uzayın parçalandığı bir “Büyük Yırtılma” senaryosuna yol açabilir.

Büyük Yırtılma, evrenin karanlık enerjinin etkisiyle hızlanarak genişlemeye devam etmesi sonucunda, galaksilerden atomlara kadar her şeyin parçalanacağını öngören kozmolojik bir senaryodur.

Alternatif olarak karanlık enerji zayıflar ve kütle çekimin yeniden baskın hale gelmesine izin verirse, evren kendi içine çökebilir ve evrenin zamanın başlangıcındaki gibi tekilliğe sıkıştırıldığı bir “Büyük Çöküş” ile sonlanabilir.

Karanlık enerji, evrenin madde-enerji bütçesinin % 68’ini oluşturarak, evrenin baskın elementi haline geldi. Bilim insanlarının bu gizemli gücün ne olduğunu öğrenmeye çok istekli olmaları hiç de şaşırtıcı değil.

Evrenin madde-enerji dengesi, karanlık enerjinin baskınlığını göstermektedir.

Toronto Üniversitesi’nden Arnab Chakraborty, “Hidrojen, evrendeki en yaygın elementtir ve yıldızların oluştuğu ham maddedir. Zayıf radyo emisyonu, maddenin uzayda nasıl dağıldığını ortaya koyan kozmik bir izleyici görevi görür” dedi.

Daha önce CHIME, erken evrendeki hidrojen dağılımını haritalandırabiliyordu, ancak bunu yalnızca gözlemlerini diğer teleskoplardan elde edilen galaksi araştırması verileriyle çapraz ilişkilendirerek yapabiliyordu.

Bu işlemler milyonlarca dolara mal oluyor ve yalnızca yıldız oluşumu için yeterince yoğun olan evren bölgelerine odaklanabiliyordu. CHIME şimdi, hidrojenin radyo ışımasını tamamen kendi başına haritalandırabileceğini gösterdi.

Nitekim ekip, mevcut CHIME verilerinin çok küçük bir bölümünü kullanarak bu yönde adımlar atmaya çoktan başladı. 2019’dan bu yana 94 gecelik gözlem verilerini kullanarak, evrenin sadece 5 milyar yaşında olduğu zamana ait bir hidrojen sinyali tespit ettiler.

Arizona Eyalet Üniversitesi’nden Shabbir Shaikh, “verilerimiz, evrendeki hidrojenin yaklaşık % 2’sinin bu dönemde nötr atomik formda olduğunu gösteriyor.”

“Bu da diğer ölçümlerle büyük ölçüde tutarlıdır. CHIME, bu hidrojenin nasıl dağıldığını ve kümelendiğini ölçerek, galaksilerin nasıl oluştuğunu ve evrimleştiğini anlamamızı test etmenin yeni bir yolunu sunuyor” dedi.

CHIME, yedi yıllık veriyi topladı ve ekip bu verileri kullanarak Büyük Patlamadan 3 milyar yıl sonrasına kadar hidrojenin dağılımını incelemeyi umuyor.