Albert Einstein‘ın 20. yüzyılın başlarında evrenin yerçekimsel işleyişini tanımlamak için geliştirdiği genel görelilik teorisi, hala geçerliliğini koruyor. Bu teori, şimdiye kadar yapılan en büyük testlerden birinde başarılı oldu. Bu kapsamlı testte, 11 milyar yıllık evren tarihini kapsayan yaklaşık 6 milyon galaksi haritalandı.
Yerçekimi, galaksilerin kozmik ağ boyunca nasıl kümelendiğini ve bu ağın zamanla nasıl evrildiğini belirler. Bu dağılım ve evrim, Einstein’ın teorisiyle tamamen uyumlu olduğunu kanıtladı. Bu test, genel görelilik teorisinin evrenin en büyük ölçeklerinde bile geçerli olduğunu gösteriyor.
Bu bulgular, hakem incelemesi öncesinde arXiv’e yüklenen üç yeni ön baskıda yayınlandı. Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden kozmolog Pauline Zarrouk, “Genel görelilik, güneş sistemi ölçeğinde çok iyi test edildi. Ancak bu varsayımın daha büyük ölçeklerde de geçerli olup olmadığını test etmemiz gerekiyordu. Galaksilerin oluşum hızını incelemek, teorilerimizi doğrudan test etmemizi sağlıyor ve şu ana kadar genel görelilik teorisinin tahminleriyle uyum içindeyiz,” dedi.
Yerçekimi, evrenin işleyişinde temel bir rol oynar. Yerçekiminin ne olduğunu ya da neden olduğunu tam olarak bilmiyoruz, ancak kütleye sahip nesnelerin diğer kütleli nesneleri çekme eğiliminde olduğunu biliyoruz. Çekim kuvvetinin gücü, kütle ile doğru orantılıdır ve kütle çevresindeki uzay-zamanın yapısını değiştirir. Ayrıca, evreni bir arada tutan bir yapıştırıcı gibi davranır. Karanlık madde tarafından oluşturulan büyük yerçekimsel alanlar, evrenin tamamını bir ağ gibi kapsar ve evrendeki maddenin çoğu bu kozmik ağın iplikçikleri ve düğümleri boyunca dağıtılmıştır.
Genel görelilik teorisi tarafından tanımlanan bu yapı, tahmin edilebilir ve ölçülebilir olduğu kanıtlanmıştır. Ancak teorideki kusurların bulunması, kuantum mekaniği ile klasik fizik arasındaki uyumsuzluk gibi sorunlara çözümler sunabilir. Bu nedenle bilim insanları, genel görelilik teorisinin evrenin tüm ölçeklerinde geçerli olup olmadığını sürekli olarak test ederler.
Bu çalışma, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı liderliğindeki Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) tarafından yürütülen büyük bir uluslararası işbirliğinin parçasıdır. DESI, gözlemlenebilir evreni haritalayarak büyük sırlarını çözmeyi amaçlamaktadır. 2019’dan beri faaliyette olan DESI’nin yeni sonuçları, enstrümanın ilk yılından elde edilen verilerin detaylı bir analizine dayanmaktadır. DESI İşbirliği, bu verileri kullanarak evrenin tarihindeki 5.7 milyon galaksi ve kuasarın büyüme, evrim ve dağılımını haritaladı.
Genel görelilik teorisini kullanarak kozmik ağın büyümesini ve dağılımını tahmin ettiler ve yaşadığımız evrenin genel görelilik teorisine uygun davrandığını gösterdiler. Daha fazla yerçekimi eklenirse veya çıkarılırsa, evren aynı görünmezdi. Bu sonuç, evrenin genişleme hızını erken evrendeki akustik dalgaların donduğu kozmik kalıntılarla ölçen bir çalışmanın ardından geldi.
DESI İşbirliği, devam eden çalışmalarının evrenin evrimi ve bu evrimi yönlendiren gizemli kuvvetler hakkında daha fazla bilgi sağlamasını umuyor. Michigan Üniversitesi’nden fizikçi Dragan Huterer, “DESI, kozmik yapının büyümesini ilk kez inceliyor. Değiştirilmiş yerçekimini inceleme ve karanlık enerji modelleri üzerindeki kısıtlamaları iyileştirme konusunda olağanüstü bir yetenek gösteriyoruz. Ve bu sadece buzdağının görünen kısmı,” dedi.
Sonuçlar ayrıca, hayalet kadar hafif olan nötrino parçacığının üst kütle sınırını belirledi. Araştırmacılar, DESI’nin ilk üç yıllık verilerini analiz etmeye devam ediyor. Enstrüman çalışmalarını tamamladığında, 40 milyondan fazla galaksi ve kuasar hakkında veri toplamış olacak.
Araştırmacılar, bu verilerin, evrendeki ek yerçekimini oluşturan gizemli karanlık madde ve evrenin hızlanan genişlemesinden sorumlu olan karanlık enerji hakkında daha fazla bilgi sağlamasını umuyor. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve California Üniversitesi’nden fizikçi Mark Maus, “Karanlık madde evrenin yaklaşık dörtte birini, karanlık enerji ise yüzde 70’ini oluşturuyor ve her ikisinin de ne olduğunu tam olarak bilmiyoruz. Evrenin fotoğraflarını çekip bu büyük, temel soruları çözebilme fikri inanılmaz,” dedi.
Araştırma ekibinin makaleleri şu anda arXiv ön baskı sunucusunda mevcut.