Araştırmacılar, Samanyolu ve Andromeda galaksileri arasındaki hareketi inceleyerek karanlık enerjiyi potansiyel olarak tespit edip ölçebilecek bir yöntem keşfettiler. Henüz başlangıç aşamasında olan bu teknik, karanlık enerjinin basit bir modeli olan kozmolojik sabitin, erken evrenden belirlenen değerlerden beş kat daha yüksek olan üst değerini tahmin edebiliyor.
Cambridge Üniversitesi’nden araştırmacılar, kendi kozmik arka bahçemizde, evrenin üçte ikisinden fazlasını oluşturan ve onun giderek artan genişlemesinden sorumlu olan gizemli güç olan karanlık enerjiyi ölçmenin yeni bir yolunu keşfettiler.
Araştırmacılar, yavaş çekimde çarpışma rotasında olan galaktik kapı komşumuz Andromeda’yı inceleyerek karanlık enerjiyi tespit edip ölçmenin mümkün olabileceğini buldular. Samanyolu.
İlk kez 1990’ların sonunda tanımlandığından bu yana, bilim insanları karanlık enerjiyi incelemek için çok uzak galaksileri kullandılar ancak henüz onu doğrudan tespit edemediler. Ancak Cambridge araştırmacıları, Andromeda ve Samanyolu’nun kolektif kütleleri göz önüne alındığında birbirlerine nasıl doğru hareket ettiklerini inceleyerek, karanlık enerjinin en basit modeli olan kozmolojik sabitin değerine bir üst sınır koyabileceklerini buldu. Buldukları üst sınır, evrenin erken dönemlerinden tespit edilebilecek kozmolojik sabitin değerinden beş kat daha yüksek.
Her ne kadar teknik henüz gelişme aşamasında olsa da araştırmacılar, kendi kozmik mahallemizi inceleyerek karanlık enerjiyi tespit etmenin mümkün olabileceğini söylüyor. Sonuçlar şu şekilde rapor edilir: Astrofizik Günlük Mektupları.
Minik böceklerden devasa galaksilere kadar dünyamızda ve gökyüzünde görebildiğimiz her şey, gözlemlenebilir evrenin yalnızca yüzde beşini oluşturuyor. Geri kalanı karanlık: Bilim insanları evrenin yaklaşık %27’sinin nesneleri bir arada tutan karanlık maddeden, %68’inin ise nesneleri birbirinden uzaklaştıran karanlık enerjiden oluştuğuna inanıyor.
Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik Bölümü’nden ilk yazar Dr. David Benisty, “Karanlık enerji, Einstein’ın yerçekimi teorisine ekleyebileceğiniz bir modeller ailesinin genel adıdır” dedi. “Bunun en basit versiyonu kozmolojik sabit olarak biliniyor: galaksileri birbirinden uzaklaştıran sabit bir enerji yoğunluğu.”
Kozmolojik sabit, Einstein tarafından genel görelilik teorisine geçici olarak eklendi. 1930’lardan 1990’lara kadar kozmolojik sabit sıfıra ayarlandı, ta ki bilinmeyen bir kuvvetin (karanlık enerji) evrenin genişlemesinin hızlanmasına neden olduğu keşfedilene kadar. Ancak karanlık enerjiyle ilgili en az iki büyük sorun var: Onun tam olarak ne olduğunu bilmiyoruz ve doğrudan tespit edemedik.
İlk tanımlandığından bu yana gökbilimciler karanlık enerjiyi tespit etmek için çeşitli yöntemler geliştirdiler; bunların çoğu erken evrendeki nesneleri incelemeyi ve onların bizden ne kadar hızlı uzaklaştıklarını ölçmeyi içeriyor. Milyarlarca yıl önceki karanlık enerjinin etkilerini ortaya çıkarmak kolay değil: galaksiler arasındaki zayıf bir kuvvet olduğundan, galaksilerin içindeki çok daha güçlü kuvvetler tarafından karanlık enerji kolayca yenilebilir.
Ancak evrenin şaşırtıcı derecede karanlık enerjiye duyarlı bir bölgesi var ve o da bizim kozmik arka bahçemizde. Andromeda galaksisi Samanyolu’na en yakın galaksidir ve iki galaksi çarpışma rotasındadır. Yaklaştıkça, iki galaksi çok yavaş bir şekilde birbirinin etrafında dönmeye başlayacak. Tek bir yörünge 20 milyar yıl sürecektir. Ancak, devasa kütleçekim kuvvetleri nedeniyle, tek bir yörünge tamamlanmadan çok önce, bundan yaklaşık beş milyar yıl sonra, iki gökada birleşip birbirine düşmeye başlayacak.
Aynı zamanda Araştırma Görevlisi olan Benisty, “Andromeda bizden kaçmayan tek galaksi, dolayısıyla onun kütlesini ve hareketini inceleyerek kozmolojik sabit ve karanlık enerji hakkında bazı tespitlerde bulunabiliriz” dedi. Queens’ Koleji.
Benisty ve ortak yazarları (DAMTP’den Profesör Anne Davis ve Astronomi Enstitüsü’nden Profesör Wyn Evans), her iki gökadanın kütlesine ilişkin mevcut en iyi tahminlere dayanan bir dizi simülasyon kullanarak, karanlık enerjinin Andromeda ve Gökada’yı nasıl etkilediğini buldu. Samanyolu birbirinin yörüngesinde dönüyor.
Benisty, “Karanlık enerji her galaksi çiftini etkiliyor: yerçekimi galaksileri bir araya getirmek isterken, karanlık enerji onları birbirinden uzaklaştırıyor” dedi. “Modelimizde kozmolojik sabitin değerini değiştirirsek, bunun iki galaksinin yörüngesini nasıl değiştirdiğini görebiliriz. Kütlelerine dayanarak kozmolojik sabite, evrenin geri kalanından ölçebildiğimizden yaklaşık beş kat daha yüksek bir üst sınır koyabiliriz.
Araştırmacılar, tekniğin son derece değerli olabileceğini ancak henüz karanlık enerjinin doğrudan tespit edilemediğini söylüyor. James Webb Teleskobu’ndan (JWST) elde edilen veriler, Andromeda’nın kütlesi ve hareketi hakkında çok daha doğru ölçümler sağlayacak ve bu da kozmolojik sabitin üst sınırlarının azaltılmasına yardımcı olabilecek.
Ayrıca diğer gökada çiftlerini inceleyerek tekniği daha da geliştirmek ve karanlık enerjinin evrenimizi nasıl etkilediğini belirlemek mümkün olabilir. Benisty, “Karanlık enerji kozmolojideki en büyük bilmecelerden biridir” dedi. “Etkileri mesafeye ve zamana göre değişiklik gösterebilir, ancak bu tekniğin gizemi çözmeye yardımcı olabileceğini umuyoruz.”
Referans: David Benisty, Anne-Christine Davis ve N. Wyn Evans tarafından yazılan “Constraining Dark Energy from the Local Group Dynamics”, 8 Ağustos 2023, Astrofizik Günlük Mektupları.
DOI: 10.3847/2041-8213/ace90b