Yakın zamanda yapılan bir çalışma, evrenin genişleme hızı ölçümlerindeki tutarsızlık olan “Hubble geriliminin” alternatif MOND yerçekimi teorisi kullanılarak çözülebileceğini öne sürüyor. Bu teori, yerel madde yoğunluğu değişimlerinin gözlemlenen tutarsızlıklardan sorumlu olduğunu öne sürüyor.
Bonn ve St. Andrews Üniversiteleri tarafından yapılan çalışma, Hubble gerilimi için yeni bir olası açıklama önermektedir.
Evren genişliyor. Bunu ne kadar hızlı yaptığı Hubble-Lemaitre sabiti olarak adlandırılan şeyle açıklanıyor. Ancak bu sabitin gerçekte ne kadar büyük olduğu konusunda bir tartışma var: Farklı ölçüm yöntemleri çelişkili değerler sağlıyor. Bu sözde “Hubble gerilimi” kozmologlar için bir bilmece teşkil ediyor. Bonn ve St. Andrews Üniversitelerinden araştırmacılar şimdi yeni bir çözüm öneriyorlar: Alternatif bir yerçekimi teorisi kullanılarak, ölçülen değerlerdeki tutarsızlık kolayca açıklanabilir; Hubble gerilimi ortadan kalkar. Çalışma şimdi dergide yayınlandı. Kraliyet Astronomi Topluluğunun (MNRAS) Aylık Bildirimleri.
Evrenin Genişlemesini Anlamak
Evrenin genişlemesi galaksilerin birbirlerinden uzaklaşmasına neden olur. Bunu yapma hızları aralarındaki mesafeyle orantılıdır. Örneğin A galaksisi Dünya’ya B galaksisinden iki kat daha uzaksa, bize olan uzaklığı da iki kat daha hızlı artıyor. ABD’li gökbilimci Edwin Hubble bu bağlantıyı ilk fark edenlerden biriydi.
İki galaksinin birbirinden ne kadar hızlı uzaklaştığını hesaplamak için, bu nedenle birbirlerinden ne kadar uzakta olduklarını bilmek gerekir. Ancak bu aynı zamanda bu mesafenin çarpılması gereken bir sabiti de gerektirir. Bu, kozmolojide temel bir parametre olan Hubble-Lemaitre sabitidir. Değeri örneğin evrenin çok uzak bölgelerine bakılarak belirlenebilir. Bu, saatte yaklaşık 244.000 kilometrelik bir hız sağlar. megaparsek mesafe (bir megaparsek üç milyon ışık yılının biraz üzerindedir).
(mavi; sarı noktalar tek tek galaksileri temsil eder). Samanyolu (yeşil) maddenin az olduğu bir bölgede yer almaktadır. Balonun içindeki galaksiler, daha yüksek madde yoğunlukları (kırmızı oklar) yönünde hareket eder. Bu nedenle evren baloncuğun içinde daha hızlı genişliyor gibi görünüyor. Katkıda bulunanlar: AG Kroupa/Bonn Üniversitesi
Ölçümlerdeki Tutarsızlık
Helmholtz Radyasyon ve Nükleer Fizik Enstitüsü’nden Prof. Dr. Pavel Kroupa şöyle açıklıyor: “Fakat bize çok daha yakın olan, patlayan yıldızların belirli bir türü olan kategori 1a süpernovaları olarak adlandırılan gök cisimlerine de bakabilirsiniz.” Bonn Üniversitesi. 1a süpernovasının Dünya’ya olan uzaklığını çok kesin olarak belirlemek mümkündür. Ayrıca parlayan nesnelerin bizden uzaklaştıkça renk değiştirdiğini ve ne kadar hızlı hareket ederlerse değişimin o kadar güçlü olacağını da biliyoruz. Bu, bizden uzaklaştıkça siren sesi daha derin çıkan bir ambulansa benzer.
Şimdi 1a süpernovalarının hızını renk kaymalarından hesaplarsak ve bunu mesafeleriyle ilişkilendirirsek, Hubble-Lemaitre sabiti için farklı bir değere ulaşırız; yani megaparsek mesafe başına saatte 264.000 kilometrenin biraz altında. Kroupa, “Bu nedenle evren bizim yakınımızda, yani yaklaşık üç milyar ışık yılı uzaklığa kadar, bütünlüğünden daha hızlı genişliyor gibi görünüyor” diyor. “Ve aslında durum böyle olmamalı.”
Ancak son zamanlarda bunu açıklayabilecek bir gözlem ortaya çıktı. Buna göre Dünya, uzayda, bir pastanın içindeki hava kabarcığı kadar, nispeten az maddenin bulunduğu bir bölgede yer alıyor. Baloncuğun etrafında maddenin yoğunluğu daha fazladır. Kütleçekim kuvvetleri bu çevredeki maddeden yayılıyor ve baloncuğun içindeki galaksileri boşluğun kenarlarına doğru çekiyor. St. Andrews Üniversitesi’nden Dr. Indranil Banik, “Bu yüzden bizden beklenenden daha hızlı uzaklaşıyorlar” diye açıklıyor. Bu nedenle sapmalar basitçe yerel bir “düşük yoğunluk” ile açıklanabilir.
Hatta yakın zamanda başka bir araştırma grubu bizden 600 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan çok sayıda galaksinin ortalama hızını ölçtü. Mevcut çalışmaya dahil olan Kroupa’nın araştırma grubundan Sergij Mazurenko, “Bu galaksilerin bizden standart kozmoloji modelinin izin verdiğinden dört kat daha hızlı uzaklaştıkları tespit edildi” diye açıklıyor.
Evrenin Hamurundaki Kabarcık
Bunun nedeni, standart modelin bu tür düşük yoğunlukları veya “kabarcıkları” öngörmemesidir; bunların gerçekte var olmaması gerekir. Bunun yerine maddenin uzayda eşit şekilde dağılması gerekiyor. Ancak durum böyle olsaydı, galaksileri yüksek hızlara hangi kuvvetlerin ittiğini açıklamak zor olurdu.
Kroupa, “Standart model, Albert Einstein tarafından öne sürülen, yerçekiminin doğasına ilişkin bir teoriye dayanıyor” diyor. “Ancak yerçekimi kuvvetleri Einstein’ın beklediğinden farklı davranabilir.” Bonn ve St. Andrews Üniversitelerindeki çalışma grupları, bilgisayar simülasyonunda değiştirilmiş bir yerçekimi teorisi kullandılar. Bu “değiştirilmiş Newton dinamiği” (kısaltması: MOND), kırk yıl önce İsrailli fizikçi Prof. Dr. Mordehai Milgrom tarafından önerildi. Bugün hala dışarıdan gelen bir teori olarak kabul ediliyor. Kroupa, “Ancak hesaplamalarımızda MOND bu tür baloncukların varlığını doğru bir şekilde tahmin ediyor” diyor.
Kütleçekiminin gerçekte Milgrom’un varsayımlarına göre hareket ettiği varsayılırsa Hubble gerilimi ortadan kalkardı: Aslında evrenin genişlemesi için tek bir sabit olurdu ve gözlenen sapmalar maddenin dağılımındaki düzensizliklerden kaynaklanıyor olurdu.
Referans: Sergij Mazurenko, Indranil Banik, Pavel Kroupa ve Moritz Haslbauer, 02 Kasım 2023, “Hubble gerilimine eş zamanlı çözüm ve 250 saat−1 Mpc içinde gözlemlenen toplu akış”, Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stad3357
Araştırmaya Bonn Üniversitesi’nin yanı sıra Saint Andrews Üniversitesi (İskoçya) ve Prag’daki Charles Üniversitesi (Çek Cumhuriyeti) de katıldı. Çalışma İngiliz Bilim ve Teknoloji Tesisleri Konseyi tarafından finanse edildi.