Sizce de evren hakkında biraz yanılıyor olabilir miyiz?

Belki de küçücük bir şeydir bu yanılgımız: Belirli yıldızları olduğundan daha yakın ya da daha uzak gösteren bir ölçü meselesi; astrofizikçilerin ufak dokunuşlarla; uzayda mesafelerin nasıl ölçüldüğünü tespit edebileceği bir şey.

Belki de yanılgımız gerçekten de büyüktür: Kozmolijideki bir hata -ya da bir hata dizisi- veya bizim evrenin doğuşu ve evrim anlayışımız. Eğer durum gerçekten de buysa bizim bütün uzay ve zaman geçmişimiz koca bir pislik.

Ama durum ne olursa olsun, bu evrenin kilit gözlemlerinin uyuşmamasına neden oluyor. Bir yöntemle ölçüldüğünde evrenin belli bir oranda; başka bir yöntemle ölçüldüğünde ise farklı bir oranda genişlediği görülüyor. Ve, bir gazetede yazıldığına göre, bu uyuşmazlıklar, ölçümler biraz daha kesinleşmişse bile, son yıllarda artış göstermiştir.

Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’nde (NCSU) teorik kozmolog olan ve aynı zamanda bir evrağın ortak yazarı Katie Mack şöyle diyor: “Eğer bizim kozmoloji anlayışımız doğru olsaydı, tüm bu farklı ölçümler bize aynı cevabı verirdi.”

En bilindik iki ölçüm birbirinden aşırı derecede farklı bir şekilde çalışıyor. İlki Kozmik Mikrodalga Arka Plan’a (CMB) dayanıyor: Big Bang’ten sonraki ilk anlardan kalan mikrodalga radyasyonlar.

Kozmologlar evren tarihinin tamamının teorik modellerini bir CMB tesisinde yaptılar – modeller çok güvenilir ve onları bozmak için yepyeni fizik olması gerekir. Bununla birlikte, Mack “Bu modeller Hubble konstantı (değişmezi) veya evrenin şu an ne kadar hızlı genişlediğini kontrol eden H0 için oldukça kusursuz bir sayı ortaya koyuyorlar.

İkinci Ölçüm

Cepheids olarak bilinen ikinci ölçüm civardaki galaksilerde olan süpernovaları ve yanan yıldızlardan yararlanıyor. Bu galaksilerin bizden ne kadar uzakta olduklarını ölçerek, gökbilimciler inandıkları şeyin Hubble konstantının kesin bir ölçümü olduğunu kavradılar. Ve bu method farklı bir H0 ortaya çıkarıyor.

“Eğer biz farklı cevaplar elde ediyorsak, bu demek oluyor ki: Bizim bilmediğim şeyler var.” dedi Mack
“Yani bu gerçekten de sadece bizim ilgi alanımız olan evrenin şu anki genişlemesinin oranını anlamaktan ziyade; evrenin nasıl genişlediğini, bu genişleme sürecinin nasıl ilerlediğini ve uzay zamanın bütün bu süre zarfında ne yapmakta olduğunu anlamak, bunu idrak edebilmektir.”

*Sizce de evren hakkında biraz yanılıyor olabilir miyiz?*

NCSU’da kozmolog olan aynı zamanda evrağın başyazarı olan Weikang Lin “Problemin tam görüntüsünü çizmek için ekip birbirinden farklı, H0’ı bir arada tutabilecek (sınırlandırabilecek) bütün yöntemleri bir araya getirmeye karar verdi. Evrak henüz ne basıldı ne de yayımlandı ama ön baskı için hazır.

İşte size ‘(bir arada) tutmak’ın ne anlama geldiği: Fizikte ölçümler nadiren kesin cevaplar buluyor. Bunun yerine, mümkün cevaplar sınırlandırılıyor. Ve bu sınır dahilindeki cevaplara birlikte bakarak çalıştığın şey hakkında çok şey öğrenirsin.

Örneğin; bir teleskoptan bakarak uzaydaki bir ışık noktasının kırmızı sarı ya da turuncu olduğunu öğrenebilirsin. Başka bir teleskop sana onun diğer Güneş hariç diğer ışıklardan daha parlak ama Güneş’ten daha az parlak olduğunu söyleyebilir.

Ortaya Çıkan Grafik

Başka bir tanesi sana onun gökyüzünde bir gezegen kadar hızlı hareket ettiğini söyleyebilir. Bu teleskopların hiç birisi sana kendi doğrularından fazlasını söyleyemezler. Ama hepsini bir arada kullanarak gökyüzüne bakarsan onlar sana o ışık noktasının, Mars olduğunu söyleyeceklerdir.

Lin, Mack ve onlara yardımcı olan üçüncü yazar NCSU mezunu Liqiang Hou bu sınırlamaları iki sabit üzerinden çalıştı: H0 ve sembolü Ωm olan, evrenin ne kadarının enerji ne kadarınınsa kütleden müteşekkil olduğunu gösteren kütle kesiri. Lin’in söylediğine göre H0 ölçümlerinin çoğu da Ωm içeriyor, bu yüzden ikisini beraber ele almak kullanışlı.
Bu fikrin neticesi olarak ortaya bu grafik çıktı:

Şeklin ortasındaki beyaz çemberin olduğu bölgede farklı Hubble Sabiti ve Kütle Kesiri ölçümlerinin çoğunun birleştiği görülüyor ama Cepheid-Süpernova Ölçümü (sarıyla gösterilen kısım) farklı bir değer aralığını gösteriyor.

Macenta rengindeki WMAP yazan kısım NASA tarafından CMB (kozmik arkaplan ışıması) üzerine yapılan bir çalışma olan Wilkinson Microwave Anisotropy Probe’a göre mümkün olan H0 ve Ωm değerlerini gösteriyor. CV SN yazan sarı bölgeyse Cepheid-Süpernova ölçümlerini gösteriyor.
Bu ölçüm kütle kesirini içermiyor, sadece Hubble Sabitini içeriyor. Kırmızıyla gösterilen SN P ise kütle çekimi ölçümlerinden biri.

WAMP ve CV SN’ın kapladığı alanların uçlarının kırmızı sütunun dışında kalacak şekilde bir bölgede kesiştiklerini görebilirsiniz. Mack bu tutarsızlık hakkında, ’’İki ölçüm farklı sonuçlar verdiği için önemli, ama üzerinde biraz oynama yapılarak düzeltilemeyecek bir şey de değil.’’ dedi.

Önemli Bir Sorun

Son yıllarda Planck Birliği adı verilen bir grup tarafından CMB’nin yeni bir ölçümü yapıldı. En son çalışmalarını 2018’de yayımlayan bu grup, kütle kesiri ve evrenin genişleme hızına çok daha büyük bir sınırlama -şekilde siyah-gümüş ile gösterilen ve Planck yazan kısım- getirdi.

Şu anda birbirinden çok farklı iki evren tasavvuru doğmuş bulunuyor. Lakin Planck, WMAP ve diğer bütün H0-Ωm sınırlandırma yaklaşımları az çok birbirleriyle uyumlu.

Şöyle ki, bütün bu yaklaşımlar şekil üzerinde beyaz noktalar arsında kalan çemberde evrenin ne kadar hızlı genişlediği ve ne kadarının kütleden oluştuğuna dair aynı şeyleri söylüyorlar. Neredeyse bütün şekillerin bir kısmının bu beyaz çember içinde bulunduğunu görebilirsiniz.

Buna rağmen bu ölçümlerden en kesini olan Cepheid ölçümü ki bize yakın olan cisimlerin hangi hızda bizden uzaklaştığının ölçülmesine dayanır, diğer ölçümlerle uyuşmuyor.

Şekilde sarı sütunla gösterilmiştir ve beyaz çemberin sağında uzakta duruyor. Muhtemel değerleri gösteren silik sarı kısımları da dahil olmak üzere beyaz çemberle hiç bir şekilde kesişmiyorlar. İşte bu önemli bir sorun.

Stanford Üniversitesi’nde bir kozmolog olan Risa Wechsler yapılan bu çalışma hakkında şunları söyledi:
‘’Son zamanlarda bu alanda çok fazla çalışma yapılmıştı. Dolayısıyla hepsinin böyle bir çalışmada bir araya getirilip özetlendiğini görmek sevindirici. Bunu yaparken evrenin temel parametreleri olan H0 ve Ωm’ın kullanılması da çok açıklayıcı olmuş.’’
Wechsler yine de hemen bazı sonuçlara varmamak gerektiğini vurguladı:
‘’İnsanlar bu konuda heyecanlı çünkü bu bulgular yeni bir fizik anlayışına götürebilir ki bu gerçekten de heyecan verici olurdu.’’

Tabi CMB modelinde bir şekilde yanlışlık olup bunun da fizikçilerin evreni anlamaya çalışırken sistematik bazı hatalara düşmesine sebep oluyor olması da muhtemel.

Wechsler de bu konuda şöyle diyor:
‘’Fizikçiler modellerini sürekli olarak bozmayı sevdikleri için bu durum onlar için bir sorun teşkil etmezdi. Ama bu model şu an gayet iyi çalışıyor, dolayısıyla beni ikna etmek için güçlü bir delil lazım.’’

Yeni fizik anlayışı

Mack ise bu çalışmanın Cepheid ölçümünü diğer ölçümlerle birleştirmenin bir hayli zor olacağını gösterdiğini ve bunun bir parça yeni fizik anlayışıyla çözülemeyeceğini belirtti.

Süpernovalarla ilgili ölçümlere dayanan Cepheid ölçümünün belki de yanlış olabileceğini ekledi.
Belki de fizikçiler yerel evrenimizdeki mesafeleri yanlış ölçüyorlardır ve bu da yanlış hesaplamalara sebep oluyordur.

Ama yine Mack’in söylediğine göre bu yanlış hesaplamayı bulmak bir hayli zor çünkü birçok astrofizikçi mesafeleri sıfırdan ölçmelerine rağmen benzer sonuçlara ulaşıyor. Kendisinin öne sürdüğü başka bir ihtimale göre ise, belki de biz evrenin az galaksi bulunan, az yoğun, dolayısıyla kütleçekimi az olan ve normalden hızlı genişleyen bir köşesinde yaşıyoruz.

Bu sorunun çözümüne çok yakın olabiliriz ama büyük ihtimalle uzun yıllar ona ulaşamayacağız diye ekliyor.

“Bu tutarsızlığın sebebi ya evren hakkında bilmediğimiz bir şeyler ya da bizim ölçümlerimizin hatalı olması.”

Wechsler bu ihtimallerden ikincisini, ölçümlerden bazılarının hatalı olduğunu ve bu hatalar giderildiği zaman resmin yerine oturacağını, savunduğunu da belirtti.

Yolda olan bazı bilimsel gelişmeler bu meseleyi açıklığa kavuşturabilir ya da tartışmanın iyice artmasına sebep olabilir ve yeni bir fizik dalının gerekliliğini tescilleyebilir.

Mesela 2020’de kullanılmaya başlanması planan Büyük Sinoptik Araştırma Teleskopu (The Large Synoptic Survey Telescope) milyonlarca yeni süpernova keşfedip astrofizikçilerin mesafe ölçme bilgilerini önemli derece arttırabilir.

Mack son olarak kütle çekim dalgaları üzerine yapılan çalışmaların ilerleyip evrenin genişlemesini daha iyi anlamamıza ve ölçümlerimizin daha kesin olmasına yardımcı olacağını, hatta ileride belki fizikçilerin birbirinden uzaklaşan cisimleri gözlemleyebilecek kadar hassas bazı aletler icad edebileceğini söyledi.

Ama şimdilik kozmologlar sadece bekliyorlar ve ölçümlerinin neden birbirini tutmadığını meral ediyorlar.