Bonn Üniversitesi tarafından yapılan bir araştırma: Gözlemler, Standart Kozmoloji Modeli ile pek uyuşmamaktadır.
Standart Kozmoloji Modeli, çoğu fizikçinin görüşüne göre evrenin nasıl var olduğunu açıklar. Bonn Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, şimdi bu model içinde galaksilerin evrimini inceleyerek, gerçek gözlemlerle önemli tutarsızlıklar buldular. İskoçya’daki St. Andrews Üniversitesi ve Çek Cumhuriyeti’ndeki Charles Üniversitesi de çalışmaya katıldı. Sonuçlar şu anda dergide yayınlandı. Astrofizik Dergisi.
Dünya’dan görülebilen çoğu gökada, kalınlaşmış bir merkeze sahip düz bir diske benzer. Bu nedenle, bir disk atıcının spor ekipmanlarına benzerler. Bununla birlikte, Standart Kozmoloji Modeline göre, bu tür diskler oldukça nadiren oluşmalıdır. Bunun nedeni, modelde her galaksinin bir karanlık madde halesi ile çevrili olmasıdır. Bu hale görünmezdir, ancak kütlesi nedeniyle yakındaki galaksiler üzerinde güçlü bir çekim kuvveti uygular. Bonn Üniversitesi Helmholtz Radyasyon ve Nükleer Fizik Enstitüsü’nden Prof. Dr. Pavel Kroupa, “İşte bu yüzden model evrende birbirleriyle birleşen galaksileri görmeye devam ediyoruz” diye açıklıyor.
Prof. Dr. Pavel Kroupa (solda) ve Moritz Haslbauer (sağda) Andromeda galaksisinin bir izdüşümü ile. Kredi: Volker Lannert/Bonn Üniversitesi
Fizikçi, bu çarpışmanın iki etkisi olduğunu açıklıyor: “İlk olarak, galaksiler bu süreçte içeri girerek disk şeklini bozuyor. İkincisi, birleşmenin yarattığı yeni galaksinin açısal momentumunu azaltır.” Basitçe söylemek gerekirse, bu dönme hızını büyük ölçüde azaltır. Dönme hareketi normalde bu işlem sırasında hareket eden merkezkaç kuvvetlerinin yeni bir diskin oluşmasına neden olmasını sağlar. Ancak açısal momentum çok küçükse yeni bir disk oluşmayacaktır.
Tahmin ve gerçeklik arasındaki büyük tutarsızlık
Mevcut çalışmada, Kroupa’nın doktora öğrencisi Moritz Haslbauer, en son süper bilgisayar simülasyonlarını kullanarak evrenin evrimini araştırmak için uluslararası bir araştırma grubuna liderlik etti. Hesaplamalar, Standart Kozmoloji Modeline dayanmaktadır; eğer bu teori doğruysa bugüne kadar hangi galaksilerin oluşması gerektiğini gösteriyorlar. Araştırmacılar daha sonra sonuçlarını, şu anda Dünya’dan görülebilen gerçek Evrenin muhtemelen en doğru gözlemsel verileriyle karşılaştırdılar.
Haslbauer, “Burada tahmin ve gerçeklik arasında önemli bir tutarsızlıkla karşılaştık” diyor: “Görünüşe göre teoriyle açıklanabilecek olandan çok daha fazla düz disk gökada var.” Ancak simülasyonların çözünürlüğü günümüzün süper bilgisayarlarında bile sınırlıdır. Bu nedenle, Standart Kozmoloji Modeli’nde oluşacak disk gökadalarının sayısı hafife alınmış olabilir. Haslbauer, “Ancak, bu etkiyi hesaba katsak bile, teori ile gözlem arasında düzeltilemeyecek ciddi bir fark kalır” diyor.
Karanlık maddeyi dağıtan Standart Modele bir alternatif için durum farklıdır. MOND teorisine göre (kısaltma “MilgrOmiaN Dynamics” anlamına gelir), galaksiler birbirleriyle birleşerek büyümezler. Bunun yerine, gittikçe yoğunlaşan dönen gaz bulutlarından oluşurlar. Bir MOND evreninde, galaksiler de çevrelerinden gaz emerek büyürler. Bununla birlikte, tam gelişmiş gökadaların birleşmeleri MOND’da nadirdir. Bonn Üniversitesi’nde Disiplinlerarası Araştırma Birimleri “Modelleme” ve “Madde” üyesi olan Kroupa, “Bonn ve Prag’daki araştırma grubumuz bu alternatif teoride hesaplama yapmak için benzersiz bir yöntem geliştirdi” diyor. “MOND’un tahminleri, gerçekte gördüklerimizle tutarlı.”
Standart Model için Meydan Okuma
Bununla birlikte, MOND ile bile galaksi büyümesinin kesin mekanizmaları henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Ek olarak, MOND’da Newton’un yerçekimi yasaları belirli koşullar altında geçerli değildir, ancak doğru olanlarla değiştirilmeleri gerekir. Bunun, fiziğin diğer alanları için geniş kapsamlı sonuçları olacaktır. Bu araştırmaya katılan Dr. Indranil Banik, “Yine de, MOND teorisi, orijinal olarak yalnızca galaksileri ele almak için formüle edilmiş olmasına rağmen, bilinen tüm galaksi dışı kozmolojik sorunları çözüyor” diyor. Kroupa, “Çalışmamız, bugün genç fizikçilerin hala temel fiziğe önemli katkılarda bulunma fırsatına sahip olduğunu kanıtlıyor” diye ekliyor.
Referans: Moritz Haslbauer, Indranil Banik, Pavel Kroupa, Nils Wittenburg ve Behnam Javanmardi, “İnce Diskli Gökadaların Yüksek Kesri ΛCDM Kozmolojisine Meydan Okumaya Devam Ediyor”, 4 Şubat 2022, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/ac46ac