Evrenin Kayıp Dişli Çarkı: Karanlık Enerji

Karanlık enerjinin önemini anlamak için bilindik bir örnekle başlayalım… Bir mekanik saat hayal edin. Saat görünürde tüm fonksiyonlarını sergilemektedir. Saatin içini açıp baktığımızda bir de ne görelim; dişli çarklardan birisi eksik!

Tabi böyle bir analojide saatin çalışmasına imkan yoktur. En azından tüm fonksiyonları çalışmayacaktır. Ama kozmolojiye baktığımızda her şeyin göründüğü için çalışabilmesi için deyim yerindeyse eksik olan yerlere dişli çark koyduk ve bu çarka karanlık enerji ismini verdik. Ama bir sorun var. Bu karanlık enerjiyi hiçbir şekilde gözlemleyemiyor ancak kuramsal sonuçlardan yaptığımız çıkarımlarla dolaylı olarak varlığına kanaat getirebiliyoruz.

mekanik-saat  Evrenin Kayıp Dişli Çarkı: Karanlık Enerji mekanik saat

Matematiksel olarak çöken ilk modern evren teorisi Newton tarafından oluşturulmuştu. Yine Newton tarafından ortaya konulan kütle çekim yasalarına göre kütle çekim kuvveti evrendeki bütün maddeyi tek bir noktaya toplayarak çökecekti. Yalnız bu durum, yaptığımız gözlemlerle uyuşmamaktaydı. Einstein’in genel görelilik kuramına göre sonuçlar; ya çöken ya da genişleyen evren üzerineydi. Ancak Einstein, bu “uygun bulmadığı” etkiyi dengelemek için kozmolojik sabiti adında bir terimi denklemlerine koymuştu.

Einstein evrenin her ne kadar statik olduğuna inansa da, gözlem ya da deney yapmadan bu dediğini ispatlaması çok güçtü. Yine o yıllarda Einstein’in genel görelilik teorisinden yola çıkarak gözlemler yapan Edwin Hubble ise evrenin genişlediğine kanaat getirecek sonuçlar elde etmişti. Bu sonuçları elde etmesi için uzak galaksilerin kırmızıya kayma ile hızlarını bulup, mesafelerini belirlemesi yeterli olacaktı. Ortaya çıkan sonuca göre bir galaksi ne kadar uzaksa o kadar hızlı uzaklaşıyordu bizden. Ama daha önceki yazılarımızdan bildiğiniz üzere Einstein’inözel görelilik teorisine göre hiçbir şey ışıktan hızlı olamazdı.

einstein-181771  Evrenin Kayıp Dişli Çarkı: Karanlık Enerji einstein 181771

Hubble’in sonuçlarına göre çok uzak bir galaksi ışık hızından daha hızlı hareket edebiliyordu. Dolayısıyla kozmolojide de yeni bir tartışmanın fitili ateşlenmiş oldu. Neyse ki fizikçiler ışık hızını geçen şeyin galaksiler değil de uzay zaman dokusunun kendisi olduğuna kanaat getirdiler. Zira Einstein’in özel göreliliğine göre sadece ışık değil, bilgi dahi ışık hızından öteye geçemezdi. Bununla beraber, uzayın kendisinin ışık hızını geçerek genişlemesini sınırlandıran bir şey yoktu. Uzay çok hızlı genişlediğinden milyarlarca yıl önce ışınan foton bize ulaştığında genişleyen evren fotonun dalga boyunu çokça büyütüp bize bir galaksinin ışık hızından daha hızlı hareket ettiği izlemini yaratabilir. Ek olarak, böyle bir açıklama getirmek yerine genel göreliliğin çok büyük skalada gözlemlerle uyuşmadığını kabul edip daha iyi bir kütle çekim teorisine ihtiyaç duyduğumuzu da kabul edebilirdik. Ama henüz bunu yapmayı düşünmüyoruz.

90’lı yıllara geldiğimizde bilim insanları uzak bir süpernovayı gözlemlediler. Parlaklığından uzaklığını ve kırmızıya kaymadan süpernovanın hızını bulan bilim adamlarının bulduğu sonuç şaşırtıcıydı. Çünkü sonuçlara göre evrenin genişlemesi sabit değildi ancak hızlanıyordu. Haliyle bu gelişme bilim adamlarını karanlık enerjiye bir adım daha yaklaştıracak deney ve gözlem geliştirmelerine motive etti.

wigglez-716  Evrenin Kayıp Dişli Çarkı: Karanlık Enerji WiggleZ 716

Daha önceden elmas gezegen keşifleriyle adını duyduğumuz, süper bilgisayarlarıyla ünlü Swinburne Üniversitesi’nden bir takım bilim insanı, Anglo-Avustralya radyo teleskobuyla galaksilerin kırmızıya kaymasını gözlemledi. Bu devasa kapsamlı gözlem WiggleZ adı ile biliniyor. Gözlemin kapsadığı kırmızıya kayma menzili z = 0,25’ten başlayıp z= 1’ e kadar gidiyor. Taranan alan ise 1000 derece-kareyi buluyor.

Derece-kareyi metre kare olarak düşünebilirsiniz. Zira derece metre gibi astronomide uzaklık birimidir. Derece kare ise 2 boyutlu bir alanı temsil eder.

artwork_darkenergy-sm  Evrenin Kayıp Dişli Çarkı: Karanlık Enerji artwork darkenergy sm

WiggleZ taraması, içinde mavi yıldız oluşumu gözlemlenen yaklaşık 200.000 kadar parlak galaksinin üzerinde gerçekleşiyor. Evrenin kayıp çarkını keşfetmek için 2 farklı deneysel yöntem birleştirilerek daha iyi sonuçlar almamız umuluyor. Daha önceden yazılarımızda bahsettiğimiz kırmızıya kayma yöntemi hem galaksilerin hızı hem de galaksilerin evrimi hakkında bilgi veriyor. Bir başka teknik olan baryon akustik sallanımı ise kozmik mesafe hakkında bize bilgi veriyor. Nasıl süpernovalar yıldız parlaklıkları için standart ışık kaynağı ise, baryon maddesinin uzaydaki özkütle değişimi kozmik mesafeler için standart cetvel oluyor. Bu iki parametre birleştirildiğinde kırmızıya kayma ile Hubble parametresi arasındaki ilişki evrenin geçmişi hakkında birçok şeyi ortaya çıkarıyor.

Sonuç olarak karanlık enerji evreni tam anlayabilmemiz için şu anda kayıp bir çark. Bu tarama sadece kütleçekim teorilerimizi test etmekle kalmayacak ayrıca nötrino kütlesi, evrenin topolojisi ve galaksilerin evrimi hakkında daha birçok şeyi bizlere gösterecektir.

Alperen Erol