Bir beyaz cücenin, yanındaki yıldızdan aşırı miktarda besin aldıktan sonra Tip Ia süpernova patlamasıyla infilak etmesini gösteren bir illüstrasyon. 

Eşlik eden yıldızlardan aşırı miktarda beslendikten sonra Tip Ia süpernova olarak patlayan yaklaşık 3.000 beyaz cücenin kataloğu, evrenin genişlemesini hızlandıran gizemli güç olan karanlık enerjinin zaman içinde değiştiğini gösteriyor.

Bu keşif, Karanlık Enerji Araştırması’ndan (DES) elde edilen verilerle birlikte, 2024 yılında yayınlanan ve karanlık enerjinin etkisinin zayıfladığını öne süren Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti’nden (DESI) elde edilen sonuçları destekliyor.

Bu, ekibin araştırması sadece Tip Ia süpernovalarının en kapsamlı kataloğunu içermekle kalmadığı, aynı zamanda evrenin evrimi ve karanlık enerjinin etkisi hakkında şimdiye kadarki en net resmi sunduğu anlamına geliyor.

Queensland Üniversitesi’nden Ryan Camilleri, “30 yıllık astronomik gözlemleri tek ve tutarlı bir çerçeveye yeniden inşa ettik. Verilerimizi, Büyük Patlamadan kalan ışık ve galaksilerin uzayda nasıl dağıldığını gösteren haritalar da dahil olmak üzere diğer kozmik ölçümlerle birleştirdik.”

“Karanlık enerjinin sabit ve değişmez olduğunu varsayan standart kozmoloji modelini doğrulamak yerine, karanlık enerjinin zaman içinde değişebileceğine dair daha fazla kanıtımız var” dedi.

Patlayan beyaz cüceler bize karanlık enerji hakkında ne anlatıyor?

Beyaz cüceler, Güneş kütlesine yakın kütleye sahip yıldızların çekirdeklerindeki nükleer füzyon için gerekli yakıt tükendiğinde geriye kalan, için için yanan yıldız kalıntılarıdır. Bu, bir yıldızı kendi çekim gücüne karşı destekleyen dış basıncın sona ermesi anlamına gelir.

Yani yıldızın çekirdeği, dış katmanlar dökülürken çöker. Çekirdek bir beyaz cüceye dönüşür ve tek yıldızlar için bu sondur. Ancak Güneş büyüklüğündeki yıldızların yaklaşık % 50’sinin ikinci bir eşi vardır ve bu, yeniden aktiviteye ve yıldızın kaderinde bir değişikliğe yol açabilir.

Beyaz cüce ve eşi birbirine yeterince yakınsa, ölü yıldız eşinin dış katmanlarını sıyırmaya başlar. Bu madde beyaz cücenin üzerinde biriktikçe, yıldız kalıntısının kütlesini Chandrasekhar sınırı olarak adlandırılan değerin üzerine çıkarır ve süpernova patlamasına yol açar.

Bu kozmik patlamalara Tip Ia süpernova denir ve ışık yayılımları o kadar homojendir ki bu olaylara standart mumlar (parlaklıkları evrenin her yerinde aynı olan gökcisimleridir ve uzak mesafe ölçümlerinin en önemli araçlarıdır) denir.

Işıklarının yolculuğu sırasında nasıl kırmızıya kaydığını ölçmek, Tip Ia süpernovaların kozmik mesafeleri ölçmek için kullanılabileceği anlamına geldiği için hayati öneme sahiptirler.

Camilleri “Yıllar içinde süpernovaların nasıl davrandığı hakkında çok daha fazla şey öğrendik, bu nedenle bu gelişmiş anlayışı eski verilere uygulayabildik.”

“Farklı kapasitelere sahip farklı teleskoplardan gelen gözlemleri birbirine bağlamak ve süpernovadan gelen ışığı etkileyebilecek kozmik toz ve galaksi kütlesi gibi konuları hesaba katmak için kapsamlı çalışmalar yapıldı.”

“Ayrıca, süpernovadan Dünya’ya doğru yolculuk ederken büyük cisimlerin etrafında ışığın bükülmesi ve büyütülmesi olan kütle çekimsel merceklenme gibi daha ince etkileri de dahil ettik” dedi.

Samanyolu düzleminin üstünde ve altında DESI gözlemlerini temsil eden iki “yelpaze”.

Queensland Üniversitesi’nden Prof. Davis, “DESI’nin 2024 sonuçlarıyla birleştiğinde, bu araştırma karanlık enerjinin aslında ne olduğuna dair fikrimizi değiştirebilir.”

“DES’ten 2024 yılında elde ettiğimiz süpernova verileri, karanlık enerjinin zamanla değişebileceğine dair ilk ipuçlarını göstermişti ve bu yeni derleme de standart modelden bir sapma olduğunu, ancak biraz farklı bir yönde olduğunu ortaya koyuyor.”

“Benzer şekilde, DESI’den elde edilen sonuçlarla, evrenin erken dönemlerinden kalma kalıntı ses dalgaları üzerindeki araştırmalarda karanlık enerjide varyasyonlara dair ipuçları bulundu.”

“Yani, tamamen bağımsız iki ölçüm, karanlık enerjide zamansal varyasyona dair ipuçları buldu ve karanlık enerjinin değişmediği yönündeki standart modeli sorguladı” dedi.

Davis, bu araştırmanın karanlık enerjinin aslında ne olduğunu ortaya koymanın yanı sıra, kütle çekimi ve kuantum fiziğinin nasıl bir araya geldiğini açıklamanın ipucunu da içerebileceğini ekledi.

Kuantum fiziği ve Einstein’ın genel görelilik teorisi kendi alanlarında son derece başarılı olsa da, bilim insanları şimdiye kadar bunları birleştirmeyi başaramadı. Başka bir deyişle, kuantum kütle çekim teorisi yok.

Prof. Davis sözlerine şöyle devam etti: “Bu iki teorinin her birinin kendi alanlarında son derece başarılı olduğunu biliyoruz, bu yüzden onları nasıl bir araya getireceğimizi bulabilirsek, bu teorik fizikte büyük bir adım olur.”

“Bu çalışma, kapsamlı olan Tip Ia süpernova kataloğuna veri eklendiğinde daha da ivme kazanacak. Bu, DES araştırmasından bile yüzlerce daha fazla yerel süpernova tespit eden Karanlık Enerji Temel Kayası Tüm Gökyüzü Süpernova programından (DEBASS) elde edilen gözlemleri içerecektir” dedi.