Evren, fizik biliminin açıklayabileceğinden daha hızlı genişliyor - Yeni kanıtlar kozmik 'krizi' derinleştiriyor

[™ Admin]

Evren, fizik biliminin açıklayabileceğinden daha hızlı genişliyor - Yeni kanıtlar kozmik 'krizi' derinleştiriyor

Özetle

Yakındaki Coma galaksi kümesini inceleyen gökbilimciler, evrenin mevcut fizik modellerimiz tarafından tahmin edilenden yaklaşık %9 daha hızlı genişlediğine dair yeni kanıtlar buldular - Hubble gerilimi olarak bilinen bir tutarsızlık. Bu bulgu, kozmik evrim hakkındaki temel anlayışımızın gözden geçirilmesi gerekebileceği endişelerini güçlendiriyor.

Araştırma ekibi, Coma kümesindeki 13 süpernovaya olan kesin mesafeleri ölçtü ve Dünya'dan yaklaşık 98,5 milyon ışık yılı uzaklıkta olduğunu belirledi - erken evrenin gözlemlerine dayanan modellerin tahmin ettiği 111,8 milyon ışık yılından önemli ölçüde daha yakın. Bu fark, ölçüm hatalarıyla açıklanamayacak kadar büyük.

Birden fazla bağımsız ölçüm tekniği aynı sonuca işaret ediyor ve sorunun gözlemlerimizde değil, teorik modellerimizde yattığını öne sürüyor. Bu, Hubble gerilimini çözmenin evrenin nasıl çalıştığına dair mevcut anlayışımızın ötesinde yeni bir fizik gerektirebileceğini gösteriyor.

DURHAM, N.C. — Kozmik mahallemiz rahatsız edici ve açıklanamayan bir gerçeği ortaya çıkarıyor: Evren, en iyi fizik modellerimizin belirlediği hız sınırını aşıyor gibi görünüyor. Bilim insanları, Dünya'ya nispeten yakın olan devasa bir galaksi kümesine olan mesafeyi hassas bir şekilde ölçerek, uzayın teorik tahminlerin izin verdiğinden daha hızlı genişlediğine dair yeni kanıtlar ortaya çıkardılar; bu bulgu, kozmik evrim anlayışımızda radikal bir revizyona yol açabilir.

Bilim insanları bu genişleme oranını (Hubble sabiti olarak bilinir) yakındaki nesneleri kullanarak ölçtüklerinde, erken evrenden gelen ışığı kullanarak ölçtüklerinden sürekli olarak daha yüksek bir değer elde ediyorlar. Bu tutarsızlık yıllardır devam ediyor ve gökbilimcilerin kozmik evrim anlayışımızın büyük bir revizyona ihtiyacı olup olmadığını merak etmelerine yol açıyor.

Araştırmaya öncülük eden Duke Üniversitesi'nde fizik doçenti olan Dan Scolnic, bulmacayı ilişkilendirilebilir terimlerle çerçevelendiriyor: Evrenin büyüme çizelgesini oluşturmaya çalıştığınızı hayal edin. "Bebeklik resmi"ne sahibiz - Büyük Patlama'dan hemen sonraki en erken gözlemlenebilir durum - ve Samanyolu'muzu ve komşu galaksileri içeren yerel evreni gösteren mevcut "kafa resmi". Zorluk, bu iki noktayı tutarlı bir büyüme eğrisi aracılığıyla birbirine bağlamakta yatıyor, ancak ölçümler beklendiği gibi toplamıyor ve modern kozmolojinin "Hubble gerilimi" olarak bilinen en kafa karıştırıcı bulmacalarından birini derinleştiriyor.

Peki Hubble gerilimi tam olarak nedir? Aynı şeyi ölçmek için bir banyo tartısı ve bir doktor tartısı gibi iki güvenilir yönteminiz olduğunu, ancak her birinden sürekli olarak farklı sonuçlar aldığınızı düşünün. Gökbilimciler Hubble sabitini ölçerken bununla karşı karşıya kalıyorlar. Bu genişlemeyi ölçmek için süpernovalar ve galaksiler gibi yakındaki nesneleri kullandıklarında, evrenin her megaparsek (kabaca 3,26 milyon ışık yılı) mesafede saniyede yaklaşık 73-76 kilometre hızla gerildiğini buluyorlar. Ancak, kozmik mikrodalga arka planının gözlemlerini (Büyük Patlama'nın art parıltısı) ve fizikteki standart modelimizi kullanarak genişleme oranını hesapladıklarında, saniyede megaparsek başına yaklaşık 67 kilometre gibi önemli ölçüde daha yavaş bir oran elde ediyorlar.

İki yöntem arasındaki yaklaşık %9'luk bu tutarsızlık, ölçüm hatalarıyla açıklanamayacak kadar büyük. Daha da endişe verici olanı, ölçüm teknikleri yıllar içinde geliştikçe, bu anlaşmazlığın kendi kendine çözülmek yerine daha da belirgin hale gelmesi.

Yeni çalışma, kozmik mesafeleri ölçmek için önemli bir kalibrasyon noktası görevi gören, en yakın büyük galaksi kümelerimizden biri olan Coma Kümesi'ne odaklanıyor. Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) ekibi kapsamlı galaksi gözlemlerini yayınladığında, Scolnic, Coma Kümesi'ni bir çapa noktası olarak kullanarak ölçümlerini iyileştirme fırsatını fark etti.

Scolnic, "DESI iş birliği gerçekten zor kısmı yaptı, merdivenlerinin ilk basamağı eksikti," diye açıklıyor. "Bunu nasıl elde edeceğimi biliyordum ve bunun bize Hubble sabitinin elde edebileceğimiz en hassas ölçümlerinden birini vereceğini biliyordum, bu yüzden makaleleri yayınlandığında her şeyi bırakıp durmaksızın bunun üzerinde çalıştım."

Ekibi, Koma Kümesi'ndeki Tip Ia süpernovaları olarak adlandırılan 12 özel yıldız patlamasını analiz etti. Bu kozmik fenomenler, sürekli olarak aynı zirve parlaklığına ulaştıkları için güvenilir "standart mumlar" olarak hizmet eder ve bu da onları astronomik mesafeleri ölçmek için mükemmel araçlar haline getirir. Bir ampulün watt değerini bilmenin, ne kadar parlak göründüğüne göre mesafesini tahmin etmenizi sağlaması gibi, bu süpernovalar da hassas mesafe hesaplamaları sağlar.

Sonuçlar, Koma Kümesi'ni Dünya'dan yaklaşık 320 milyon ışık yılı uzaklıkta konumlandırdı ve bu da onlarca yıllık önceki ölçümlerle iyi bir şekilde örtüşüyor. Bu tutarlılık, çalışmanın metodolojisi için güçlü bir doğrulama sağlıyor. Scolnic, "Bu ölçüm, Hubble gerginlik hikayesinin nasıl biteceğini düşündüğümüzden etkilenmiyor," diyor. "Bu küme bizim arka bahçemizde, ne kadar önemli olacağını kimse bilmeden çok önce ölçüldü."

Bu hassas ölçümü bir başlangıç noktası olarak kullanan ekip, megaparsek başına saniyede 76,5 kilometrelik bir Hubble sabiti hesapladı. Bu sonuç, yerel evrenin diğer son ölçümleriyle uyumlu ancak erken evrenin gözlemlerine dayanan tahminlerle önemli ölçüde çelişiyor.

Scolnic, "Yirmi beş yıldır kullandığımız modellere karşı gerçekten çok fazla baskı yaptığımız bir noktadayız ve işlerin uyuşmadığını görüyoruz," diyor. "Bu, Evren hakkında düşünme şeklimizi yeniden şekillendiriyor olabilir ve heyecan verici! Kozmolojide hala sürprizler var ve bundan sonra hangi keşiflerin geleceğini kim bilebilir?"

Gökbilimciler bundan sonra yeni teleskoplar ve geliştirilmiş teknikler kullanarak bu ölçümleri iyileştirmeye devam edecekler. Ancak, farklı yöntemlerdeki sonuçların tutarlılığı, bu kozmik genişleme krizini çözmenin sadece daha iyi gözlemler gerektirmediğini gösteriyor - mevcut fizik modellerimizin tamamen elden geçirilmesini gerektirebilir.

Metodoloji

Araştırmacılar, kamuya açık katalogları ve ışık eğrilerini kullanarak Coma kümesindeki süpernovaları belirlediler. Tutarlı tepe parlaklıkları nedeniyle güvenilir kozmik mesafe belirteçleri görevi gören Tip Ia süpernovalarına odaklandılar. Ekip, yalnızca iyi ışık eğrisi kapsamı ve spektroskopik doğrulamaya sahip süpernovaları analiz ederek sıkı kalite kontrol önlemleri uyguladı. Toz sönmesi ve gözlemsel önyargılar dahil olmak üzere parlaklık ölçümlerini etkileyebilecek çeşitli faktörleri hesaba katmak için karmaşık modelleme teknikleri kullandılar.

Sonuçlar

Çalışma, Coma kümesinin yaklaşık 98,5 milyon ışık yılı uzaklıkta olduğunu ve yaklaşık 2,2 milyon ışık yılı hata payına sahip olduğunu buldu. Bu ölçüm, kümenin yaklaşık 111,8 milyon ışık yılı uzaklıkta olması gerektiğini öne süren kozmik mikrodalga arka plan gözlemlerine dayalı tahminlerle önemli ölçüde çelişiyor. Aradaki fark, rastgele şans veya ölçüm hatalarıyla açıklanamayacak kadar büyük.

Sınırlamalar

Araştırma ekibi, 13 süpernovanın nispeten küçük örneklem büyüklüğü ve bazı nesneler için küme üyeliğini kesin olarak belirleme zorluğu dahil olmak üzere birkaç olası sınırlamayı kabul ediyor. Ayrıca, Coma kümesinin kendisinin radyal boyutunun (yaklaşık 2,86 milyon ışık yılı) ölçümlere biraz belirsizlik getirebileceğini belirtiyorlar.

Tartışma ve Çıkarımlar

Bu çalışma, Hubble geriliminin yalnızca ölçüm tekniklerinin ötesine ve yerel kozmik çevremizin temel yönlerine kadar uzandığına dair güçlü kanıtlar sunmaktadır. Bulgular, kozmik genişlemeye ilişkin anlayışımızın gözden geçirilmesi gerekebileceğini göstermektedir, çünkü birden fazla bağımsız ölçüm yöntemi, erken evren gözlemlerinden elde edilen tahminlerle tutarlı bir şekilde tutarsızlıklar göstermektedir.

Finansman ve Açıklamalar

Araştırma, Templeton Vakfı, Enerji Bakanlığı, David ve Lucile Packard Vakfı ve Sloan Vakfı dahil olmak üzere çeşitli kuruluşlar tarafından desteklenmiştir. Çalışmada ayrıca Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından yönetilen Karanlık Enerji Spektroskopik Aleti'nden (DESI) veriler de kullanılmıştır.

Yayın Bilgileri

“Kendi Arka Bahçemizdeki Hubble Gerilimi: DESI ve Koma Kümesinin Yakınlığı” başlıklı bu çalışma, 20 Ocak 2025'te The Astrophysical Journal Letters'da yayınlanmıştır. Araştırma, Duke Üniversitesi'nden Daniel Scolnic ve Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü ve Johns Hopkins Üniversitesi dahil olmak üzere çeşitli kurumlardan meslektaşları tarafından yürütülmüştür.

Kaynak: SF