1998 yılında gökbilimciler, süpernova adı verilen uzak patlayan yıldızlardan gelen ışığa bakarak evrenin sadece genişlemediğini, aynı zamanda hızlandığını keşfettiler. Peki bu hızlanmanın ardında ne var?

Karanlık enerji, modern fiziğin en çok tartışılan ve merak uyandıran eksik bulmaca parçalarından biridir; uzayın her yerine eşit şekilde nüfuz ettiğine inanılan gizemli bir enerji biçimidir.

Modern kozmolojinin şu anki en kabul gören modelinde, karanlık enerji evrenin hızlanan genişlemesini yönlendiren şeydir. Peki ya karanlık enerjiyi içermeyen başka bir açıklama varsa?

Süpernovalardan alınan verileri kullanan yakın tarihli bir çalışma, gerçekten de bir açıklama olabileceğini ima ediyor ve buna Timescape (Zaman manzarası) modeli deniyor. Bu bulgu, evrene dair anlayışımızı derinden etkileyebilir.

Karanlık enerji nedir?

Modern kozmolojinin omurgası Lambda-Soğuk Karanlık Madde (Lambda-CDM) modelidir. Karanlık bir enerjinin (Λ ile gösterilen, Yunan harfi Lambda) evrenin hızlanan genişlemesinin arkasındaki itici mekanizma olduğu bir evreni tanımlar.

Bu modele göre, galaksiler hiçbir şeyle etkileşime girmeyen ağır parçacıklardan oluşan görünmez bir karanlık madde ağının etkisi altında birlikte dans eder. Bu soğuk karanlık maddenin etkileri yalnızca yerçekimi yoluyla gözlemlenebilir.

Karanlık enerji, evrenin toplam enerji bütçesinin yaklaşık %70’ini oluşturur, ancak onun tam olarak doğası fizikteki en büyük gizemlerden biri olmaya devam ediyor.

Bazı yorumlar karanlık enerjinin vakum enerjisiyle bağlantılı olabileceğini öne sürerken, diğer çalışmalar onu uzaya yayılan yeni ve gelişen bir enerji alanı olarak tanımlamaya çalışıyor.

Uluslararası Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti (DESI) işbirliğinin evrenin genişlemesini inceleyen son araştırması, karanlık enerjinin zamanla zayıflıyor olabileceğine işaret ediyor.

Mevcut kütleçekim teorisinin (genel görelilik) eksik olması da mümkündür. Belki de kozmolojik ölçeklerde kütleçekimsel etkileşimi tanımlamak için bir uzantıya ihtiyaç duyuyordur.

Videoda sağ altta ayarlara tıkladıktan sonra altyazılar ve oradan otomatik çevire daha sonra da Türkçe ‘ye tıklamanızla birlikte videoyu Türkçe altyazılı olarak izleyebilirsiniz.

Timescape modeli nedir?

Lambda-CDM modeli için evrenin homojen ve izotropik olduğu varsayılır. Bu, kozmik ölçeklerde maddenin dağılımının düzgün ve tekdüze göründüğü anlamına gelir. Bulabileceğimiz herhangi bir küme ve boşluk, tüm şeyin büyük ölçeği nedeniyle önemsiz sayılabilir.

Buna karşılık, Timescape modeli maddenin eşit olmayan dağılımını hesaba katar. Galaksilerden, kümelerden, filamentlerden ve uçsuz bucaksız kozmik boşluklardan oluşan karmaşık kozmik ağımızın, evrenin genişlemesini nasıl yorumladığımızı doğrudan etkilediğini öne sürer.

Bu, evrenin eşit bir şekilde genişlemediği anlamına gelir. Timescape modeline göre evrenin genişleme hızı, bölgelerin yoğunluğuna bağlı olarak değişir.

Timescape modelindeki temel parametre “boşluk oranı”dır: genişleyen boşlukların kapladığı alan oranını niceliksel olarak ifade eder.

Kütleçekimi boşlukların daha yoğun bölgelerden daha hızlı genişlediğini belirtir; onları geri tutan daha az maddeye sahiptirler ve bu da uzayın daha özgürce esnemesine olanak tanır.

Bu, Lambda-CDM’deki karanlık enerjiye atfedilen hızlandırılmış genişlemeyi taklit edebilen ortalama bir etki yaratır. Kısacası, Timescape modeli bize evrenin genişlemesinin hızlandığı  izlenimini veriyor olabilir. Genişleme hızı evrende nerede olduğunuza da bağlıdır.

Çalışmadaki araştırmacılar, Tip Ia süpernovalarının en büyük koleksiyonlarından biri olan Pantheon+veri kümesine baktılar. Bu süpernovalar, kozmolojik modelleri test etmek için kullanılan güvenilir bir standarttır.

Ekip iki önemli modeli karşılaştırdı: Standart Lambda-CDM ve Timescape modeli. Yakındaki parlak süpernovalara bakıldığında, Timescape modeli her şeyi standart modelden daha iyi açıklamış görünüyor.

Ancak bu yalnızca istatiksel analiz olduğundan “çok güçlü” bir tercihi gösteriyordu. Daha uzak süpernovaları, yani nesnelerin daha eşit bir şekilde dağılmış olması gereken yerleri incelediklerinde bile Timescape, normal modelden biraz daha iyi performans gösteriyor.

Kozmik “kümeler ve boşlukların” evrenin büyümesini görme şeklimizi nasıl değiştirdiğine odaklanan Timescape modeli, evrenimizin genişlemesinin gerçek doğasını yakalamada daha iyi olabilir.

Bu özellikle yakın evren için geçerli oluyor; yakınımızda çok sayıda boşluk ve filament var ve bu da genişlemeyi nasıl gördüğümüzü etkiler.

Peki, kanıtlar ne kadar güçlü?

Madde (karanlık madde, gaz, toz, galaksiler, yıldız kümeleri ve süper kümeler) evrende eşit olarak dağılmamıştır. Önemli uyarılar var. Analiz, süpernova ölçümlerini etkileyebilecek galaksilerin küçük, rastgele hareketleri olan tuhaf hızları hesaba katmıyor.

Ayrıca, daha parlak süpernovaların yalnızca tespit edilmeleri daha kolay olduğu için verilere dahil edilme olasılığının daha yüksek olduğu Malmquist eğilimini (gözlemsel astronomide, parlak nesnelerin tercihli olarak tespit edilmesine yol açan bir etki) de hesaba katmıyorlar.

Bu olası hata kaynakları sonuçları kötü etkileyebilir. Ek olarak, çalışmada süpernovaların en son veri seti, 5-yıllık Fotometrik Karanlık Enerji Araştırması (DES5yr) kullanılmadı.

Veri toplamada Pantheon+’dan daha tutarlı ve tekdüzedir, bu da onu karşılaştırma için daha güvenilir hale getirir. Süpernovaların yanı sıra şu anda Lambda-CDM modelini destekleyen başka şeyler de var.

En dikkat çekeni baryon akustik salınımları (erken evrenin ilkel plazmasındaki akustik yoğunluk dalgalarının neden olduğu, evrenin görünür maddesinin yoğunluğundaki dalgalanmalar) ve kütleçekimsel merceklenmedir.

Gelecekteki çalışmaların bunları Timescape modeline entegre etmesi gerekecektir. Ancak bu yeni çalışmayla Timescape modeli, Lambda-CDM’ye ilgi çekici bir alternatif sunuyor.

Sonuç olarak evrenimizin ivmesi, yoğun bölgelerden daha hızlı genişleyen büyük kozmik boşluklarla maddenin eşitsiz dağılımından kaynaklanan bir yanılsamadır.

Eğer doğrulanırsa bu, kozmolojide devrim niteliğinde bir paradigma değişimini temsil edecektir.