Bu, modern astronomideki en büyük bilmecelerden biridir: Yıldızların ve galaksilerin çoklu gözlemlerine dayanarak, evren, en iyi kozmos modellerimizin öngördüğünden daha hızlı uçup gidiyor gibi görünüyor. Bu bilmecenin kanıtı yıllardır birikiyor ve bazı araştırmacıların bunu kozmolojide yaklaşan bir kriz olarak adlandırmasına neden oluyor.
Şimdi Hubble Uzay Teleskobu’nu kullanan bir grup araştırmacı, çok büyük bir yeni veri seti derledi ve tutarsızlığın istatistiksel bir şans olduğuna dair milyonda bir olasılık buldular. Başka bir deyişle, gökbilimcilerin henüz tespit edemediği, kozmosun bazı temel bileşenlerinin veya bilinen bileşenlerin bazı beklenmedik etkilerinin olması daha muhtemel görünüyor.
Anomaliyi test etmek için son çabayı yöneten Johns Hopkins Üniversitesi’nden astronom Adam Riess, “Evren bize pek çok sürpriz yapıyor gibi görünüyor ve bu iyi bir şey çünkü öğrenmemize yardımcı oluyor” diyor.
Muamma, astronom Edwin Hubble’dan sonra Hubble gerilimi olarak bilinir. 1929’da bir galaksinin bizden uzaklaştıkça daha hızlı uzaklaştığını gözlemledi – bu, büyük patlamayla başlayan ve o zamandan beri genişleyen mevcut evren anlayışımıza giden yolu açmaya yardımcı olan bir gözlemdi.
Araştırmacılar, evrenin mevcut genişleme oranını başlıca iki yolla ölçmeye çalıştılar: yakındaki yıldızlara olan mesafeleri ölçerek ve bebek evrene kadar uzanan sönük bir parıltıyı haritalayarak. Bu ikili yaklaşımlar, evren anlayışımızı 13 milyar yıldan fazla kozmik tarih boyunca test etmenin bir yolunu sunuyor. Araştırma ayrıca, evrenin hızlanan genişlemesini yönlendirdiği düşünülen gizemli güç olan “karanlık enerji” gibi bazı temel kozmik bileşenleri de ortaya çıkardı.
Ancak bu iki yöntem, evrenin mevcut genişleme oranı konusunda yaklaşık yüzde 8 oranında uyuşmaz. Bu fark kulağa çok büyük gibi gelmeyebilir, ancak bu tutarsızlık gerçekse, bu, evrenin artık karanlık enerjinin bile açıklayabileceğinden daha hızlı genişlediği anlamına gelir – bu da kozmosa ilişkin açıklamamızda bazı aksaklıklar olduğunu ima eder.
The Astrophysical Journal’a sunulan çeşitli çalışmalarda açıklanan araştırmacıların bulguları , bizimle yakın galaksiler arasındaki mesafeyi ölçmek için belirli yıldız türlerini ve yıldız patlamalarını kullanıyor. Veri seti, türünün bir sonraki en büyük analizinin iki katından fazla olan 42 farklı yıldız patlamasının gözlemlerini içerir. Ekibin çalışmasına göre, yeni analizleri ile erken kozmosun ölçümlerinden elde edilen sonuçlar arasındaki gerilim, parçacık fiziğinde yeni parçacıkların varlığını doğrulamak için kullanılan istatistiksel eşik olan beş sigmaya ulaştı.
Diğer gökbilimciler, verilerde olası hatalara hâlâ yer olduğunu düşünüyor, bu da Hubble geriliminin yalnızca bir yapay yapı olması olasılığının hâlâ yüksek olduğu anlamına geliyor.
Bununla birlikte, Duke Üniversitesi’nden bir astronom olan ekip üyesi Dan Scolnic, “Bu noktada bu kadar büyük bir hatanın nasıl gizlendiğini bilmiyorum ve eğer öyleyse, bu kimsenin önermediği bir şey” diyor. “Bize sunulan her fikri kontrol ettik ve hiçbir şey işe yaramadı.”
Kozmik mikrodalgalar ve mesafe merdiveni
Hubble gerilimi, evrenin Hubble sabiti olarak adlandırılan mevcut genişleme hızını ölçme veya tahmin etme girişimlerinden gelir. Bunu kullanarak gökbilimciler, büyük patlamadan bu yana evrenin yaşını tahmin edebilirler.
Hubble sabitini elde etmenin bir yolu, evren sadece 380.000 yaşındayken oluşan zayıf bir parıltı olan kozmik mikrodalga arka planına (CMB) dayanır. Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck gözlemevi gibi teleskoplar, CMB’yi ölçtüler ve erken evrende madde ve enerjinin nasıl dağıldığına ve onları yöneten fiziğe dair ayrıntılı bir anlık görüntü sağladılar.
Kozmologlar, Lambda Soğuk Karanlık Madde modeli olarak bilinen, evrenin birçok özelliğini muhteşem bir başarı ile tahmin eden bir model kullanarak, bebek evreni SPK’da görüldüğü gibi matematiksel olarak ileri sarabilir ve bugünün Hubble sabitinin ne olması gerektiğini tahmin edebilir. Bu yöntem, evrenin megaparsek başına saniyede yaklaşık 67,36 kilometre hızla genişlemesi gerektiğini tahmin ediyor (bir megaparsek, 3,26 milyon ışıkyılına eşittir).
Buna karşılık, diğer ekipler Hubble sabitini “yerel” evrene bakarak ölçer: bize nispeten yakın olan daha modern yıldızlar ve galaksiler. Hesaplamanın bu versiyonu iki tür veri gerektirir: bir galaksinin bizden ne kadar hızla uzaklaştığı ve o galaksinin ne kadar uzakta olduğu. Bu da gökbilimcilerin kozmik mesafe merdiveni olarak bilinen şeyi geliştirmelerini gerektiriyor.
Riess’in araştırma grubu SH0ES tarafından bir araya getirilen yeni çalışmaların kozmik uzaklık merdiveni, Sefeid değişkenleri adı verilen belirli yıldız türleri ile aramızdaki mesafelerin ölçülmesiyle başlıyor. Sefeidler değerlidir, çünkü özünde bilinen watt değerine sahip flaş lambaları gibi davranırlar: Düzenli olarak parlarlar ve kararırlar ve Sefeidler ne kadar parlaksa, o kadar yavaş titreşirler. Gökbilimciler bu prensibi kullanarak, daha da uzaktaki Sefeidlerin içsel parlaklıklarını titreşim hızlarına göre tahmin edebilir ve nihayetinde yıldızların bizden uzaklıklarını hesaplayabilirler.
Merdiveni daha da uzatmak için gökbilimciler, tip 1a süpernova adı verilen yıldız patlamalarına dayalı basamaklar eklediler. Gökbilimciler, hem Sefeidleri hem de tip 1a süpernovaları barındıran galaksileri inceleyerek, süpernovaların parlaklıkları ve uzaklıkları arasındaki ilişkiyi çözebilirler. Ve tip 1a süpernovalar Sefeidlerden çok daha parlak oldukları için çok daha uzak mesafelerden görülebiliyorlar, bu da astronomların ölçümlerini kozmosun daha derinlerindeki galaksilere kadar genişletmelerine olanak tanıyor.
Bilinmeyen Evren
Ancak son yıllarda, Chicago Üniversitesi’nden Wendy Freedman, titreşen yıldızlara dayanmayan bir tahmin üzerinde çalışıyor. Bunun yerine, aynı zamanda bilinen watt değerine sahip ampuller gibi davranan belirli bir kırmızı dev yıldız grubu kullanıyor. Freedman’ın bu alternatif “standart mumlardan” veya bilinen içsel parlaklığa sahip nesnelerden yola çıkarak Hubble sabitine ilişkin bağımsız tahmini, diğer iki ölçümün ortasında, megaparsek başına saniyede 69,8 kilometredir.
Ekibin dikkatli çalışmasına rağmen Freedman, keşfedilmemiş hataların hâlâ analizi etkileyebileceğini ve belki de yanıltıcı bir gerilim yaratabileceğini söylüyor. Bazı belirsizlik kaynaklarının da kaçınılmaz olduğunu ekliyor. Birincisi, Samanyolu’na yeterince yakın olan ve mesafelerini doğrudan ölçebildiğimiz yalnızca üç gökada vardır ve kozmik mesafe merdiveninin temeli bu üçlüye dayanır.
Freedman, “Üç küçük bir sayı ama doğanın bize verdiği de bu” diyor.
Pantheon+ ve SH0ES ekipleri, Freedman ve diğerlerinin sonuçlarını uzun uzun incelediler ve çeşitli analizlerinden bazıları, Freedman’ın tercih ettiği yıldızların Sefeidler ve 1a tipi süpernovalarla birlikte kozmik uzaklık merdivenine eklenmesi durumunda ne olacağını inceliyor. Çalışmalarına göre, bu fazladan yıldızları dahil etmek Hubble sabiti tahminini biraz düşürüyor ama gerilimi ortadan kaldırmıyor.
Ve eğer Hubble gerilimi gerçekten de fiziksel gerçekliğimizi yansıtıyorsa, o zaman onu açıklamak muhtemelen evrenin temel bileşenleri listemize bir madde daha eklemeyi gerektirecektir.
Erken karanlık enerji olarak adlandırılan önde gelen teorik yarışmacılardan biri, büyük patlamadan yaklaşık 50.000 yıl sonra, kısa bir karanlık enerji parlaması olduğunu öne sürüyor. Prensip olarak, kısa bir ekstra karanlık enerji sinyali, erken evrenin genişlemesini, standart kozmoloji modeliyle çok fazla uğraşmadan Hubble gerilimini çözmeye yetecek kadar değiştirebilir.
Ancak bu süreçte, kozmologların evrenin yaşıyla ilgili tahminleri şu anki 13,8 milyar yıldan yaklaşık 13 milyar yıla düşecektir.
Austin’deki Texas Üniversitesi’nden bir astrofizikçi olan Mike Boylan-Kolchin, “Bir anda ortaya çıkan ve kaybolan bu yeni şeyi neden tanıtmanız gerektiğine dair pek çok soru var – bu biraz komik geliyor” diyor. “Ama öyle bir yerdeyiz ki, eğer bu şeyler gerçekten bu kadar tutarsızsa, belki de evrenin komik köşelerine bakmaya başlamamız gerekir.”
Şimdilik, erken dönem karanlık enerjiye dair kesin bir kanıt yok, ancak bazı ipuçları kafalarını kaldırdı. Eylül ayında, Şili’de kozmik mikrodalga arka planını ölçen bir tesis olan Atacama Kozmoloji Teleskobu, erken karanlık enerjiyi içeren bir modelin , verilerine standart kozmolojik modelden daha iyi uyduğunu iddia etti . Planck teleskopunun verileri aynı fikirde değil, bu nedenle gizemin temeline inmek için gelecekteki gözlemler gerekli olacak.
Diğer gözlemevleri de Hubble gerilimini netleştirmeye yardımcı olmalıdır. Örneğin, ESA’nın Gaia uydusu, 2014’ten beri Samanyolu’nun haritasını çıkarıyor ve Sefeidler de dahil olmak üzere gökadamızın birçok yıldızıyla aramızda giderek daha kesin mesafe tahminleri üretiyor. Ve yaklaşan James Webb Uzay Teleskobu -bu ayın sonunda piyasaya sürülecek- astronomların Hubble’ın belirli yıldızlara ilişkin ölçümlerini tekrar kontrol etmesine yardımcı olacaktır.
