Evrenin bileşimine ilişkin mevcut teorik model, onun sıradan madde, karanlık enerji ve karanlık maddeden oluştuğunu ileri sürmektedir. Ancak 15 Mart’ta The Astrophysical Journal’da yayınlanan yeni bir çalışma, karanlık maddeye yer olmadığını öne sürerek bu modele meydan okuyor.
Kozmolojide “karanlık madde” terimi, ışıkla veya elektromanyetik alanla etkileşime girmeyen ve davranışı yalnızca yerçekimi ile açıklanabilen bir maddeyi ifade eder. Doğrudan kaydedilmedi ancak galaksilerin, gezegenlerin ve yıldızların nasıl çalıştığını anlamaya yardımcı oluyor.
Ottawa Üniversitesi’nden fizik profesörü Rajendra Gupta, CCC+TL olarak adlandırılan modelinde ortak değişken bağlantı sabitleri (CCC) ve yorgun ışık (TL) teorisinin kombinasyonunu araştırdı. Bu model, parçacık etkileşimlerinin gücünün zamanla nasıl değiştiğine ve fotonların uzun mesafelerde nasıl enerji kaybettiğine ilişkin iki fikri birleştiriyor. Model, galaksilerin dağılımı ve erken Evrendeki nesnelerin evrimi de dahil olmak üzere çeşitli gözlemlerle tutarlılık gösterdi.
Bu model, yaklaşık %27’sinin karanlık madde, %5’ten azının sıradan madde ve geri kalanının da karanlık enerji olduğunu belirten Evrenin bileşimi fikrine meydan okuyor.
Kozmolojik modelin temel testlerinden biri, baryon akustik salınımlarını (BAO) kullanarak galaksilerin dağılımını yeniden oluşturmaktır. Bu salınımlar, Büyük Patlama’dan sonra fotonlar ve baryonlar ayrıldığında baryon-foton sıvısındaki dalgalardan kaynaklandı. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu (CMB) olarak gözlemlenen kozmik mikrodalga arka plan ışınımındaki küçük sıcaklık dalgalanmaları olarak gözlemlenebilirler. Bu salınımların, yüksek yoğunluklu rahatsızlık bölgeleri galaksi çekirdeklenme noktaları haline geldikçe büyük ölçekli yapılara dönüştüğü düşünülüyor. Bu nedenle BAO’ların Evrendeki yapıların oluşumuyla ilişkili olması bekleniyor ve kozmolojik modellerin test edilmesinde önemli bir araç olarak hizmet edebiliyor. BAO özelliklerinin farklı kırmızıya kaymalarda gözlemlenmesi, ilkel kütleçekimsel istikrarsızlığı ve yapı oluşumunun altında yatan paradigmayı doğrulamaktadır. Bu, SPK gözlemlerine dayanan ΛCDM modelini desteklemektedir. BAO’nun göreceli zayıflığı, baryonların karanlık maddeye oranının 1:5 olduğunu gösteriyor, çünkü baryonun hakim olduğu bir Evren, gözlemlenenden çok daha belirgin BAO’lara sahip olacaktır. Ve kırmızıya kayma uzayında gözlemlenen ölçek, CMB ve diğer gözlemlerden türetilen ΛCDM modeliyle tutarlıdır. 2013 yılında BAO’ların kozmolojik parametreyi etkili bir şekilde kısıtlayabildiği ve modeli test edebildiği gösterildi.
Yeni çalışmada farklı kırmızıya kaymalardaki galaksi çiftlerinin BAO ölçümleri kullanıldı. Amaç, hibrit CCC+TL modelinin CMB’de gözlemlenen BAO özellikleriyle tutarlılığını test etmekti. CCC+TL, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) tarafından tanımlanan BAO’nun gözlemlenen özelliklerini açıklayabildi ve Evrenin şafağında galaksilerin olağandışı morfolojisini ortaya koydu.
Bazıları Büyük Patlama’dan 500 milyon yıldan daha kısa bir süre sonra meydana gelen erken Evren’de ortaya çıkan galaksilerin, milyarlarca yıl boyunca var olan galaksilere benzer şekil, yapı ve kütleye sahip olduğu, yalnızca büyüklük sırasının daha küçük açısal olduğu gözlemlendi. bu tür galaksiler için beklenenden daha büyük boyutlara sahiptir. Yıldız ve galaksi oluşum modellerini değiştirerek, oluşum sürelerini kısaltmak ve Evrenin erken dönemlerindeki ilksel büyük kara delikleri hesaba katmak da dahil olmak üzere, bu sorunu çözmek için girişimlerde bulunulmuştur. Ancak bu tür modeller hesaplama açısından yoğundur ve araştırma camiasında sınırlı kullanılabilirliğe sahiptir. İstisnalar vardır, ancak çoğu, Evrenin tarihinin ilk milyar yılı boyunca galaksi oluşumu ve kozmik yeniden iyonlaşma fiziğini aynı anda simüle etmek için uygun değildir. Bazı araştırmacılar bu gözlemleri açıklamak için yeni fiziğe ihtiyaç olduğunu öne sürüyor.
CCC+TL modeli, Evrenin yaşının 26,7 milyar yıl olduğunu tahmin etmektedir; bu, genel kabul gören 13,8 milyar yıl değerinden farklıdır. Bu varsayım, BAO, CMB, Büyük Patlama eserleri ve küresel kümeler dahil olmak üzere gözlemlere dayalı testler yapılmasını gerektirir. Bu çalışma BAO’ya odaklanmaktadır. Standart kozmolojide, Evrenin hızlanan genişlemesinin karanlık enerjiden kaynaklandığına inanılırken, yeni yorumda bu, genişledikçe bağların zayıflaması nedeniyle ortaya çıkıyor.
Karanlık maddenin varlığını sorgulayan birçok makale var, ancak benim bildiğim kadarıyla, benimki, doğrulamak için zamanımız olan temel kozmolojik gözlemlerle tutarlı olmakla birlikte, onun varlığını dışlayan ilk makaledir,” diyor Gupta.
Yeni CCC+TL modeli, baryon yoğunluğunun kritik yoğunlukla örtüştüğünü ima etmektedir. Standart modelden farklı olarak CCC+TL’de karanlık enerji yoktur ve kritik yoğunluğun tamamı baryonik madde ile açıklanmaktadır. Standart modelin yalnızca %3,1’idir.
Yeni modelin doğruluğunu ve diğer kozmolojik modellerle tutarlılığını sağlamak için daha fazla araştırma ve gözlemsel test yapılması gerekiyor. Hangi deneylerin iki kırmızıya kayma bileşeninin varlığını test etmeye yardımcı olabileceği sorusu ortaya çıkıyor. Örneğin, uzak nesnelerin yerçekimsel mercekleme görüntülerini kullanarak kozmolojik genişlemeyi doğrudan ölçmek için kırmızıya kayma testi kullanılabilir. Bir nesnenin aynı anda alınan farklı görüntüleri farklı mesafeler kat edecektir, bu da fotonların nesnelerden farklı zamanlarda ayrıldığı anlamına gelir. Kırmızıya kaymayı doğru bir şekilde ölçerek ve farklı görüntülerden hesaplanan genişleme oranlarını karşılaştırarak kırmızıya kayma kayması ve dolayısıyla kozmolojik genişleme belirlenebilir. Farklı görüntülerden hesaplanan genişleme oranlarındaki farklılık, yorgun ışıktan kaynaklanan kırmızıya kaymadan kaynaklanıyor olabilir.
Diğer bir yöntem ise açıkça tanımlanmış parlaklık profiline sahip tip Ia süpernovalarının veya parlaklık dalgalanma profiline sahip kuasarların analizidir. Bu nesnelerin parlaklık işaretleri farklı zamanlarda yapılan gözlemlerde ortaya çıkıyor ve farklı ışık yolları kırmızıya kaymadaki “ışık yorgunluğundan” kaynaklanacak, genişlemeden kaynaklanan kırmızıya kayma ise tüm gözlemlerde aynı olacaktır.
Ayrıca birleştirme sabitlerindeki değişiklikleri test etmek için bir deney tasarlamayı da düşünebilirsiniz. CCC modelinde birden fazla bağlantı sabitinin değişimi tek bir fonksiyon tarafından belirlenir. Eğer bir bağlaşım sabiti sabitse, o zaman bu fonksiyon sabit kalacak ve diğer tüm bağlaşım sabitleri değişmeyecektir. Ancak bu fonksiyondaki ve buna bağlı olarak bağlaşım sabitlerindeki değişimi tespit edebilecek uygun gözlemlerin araştırılması gerekmektedir.
Küresel bir kümenin yaşının belirlenmesi, Evren’in yaşını tahmin etmeye dayalı bir model sorusuna cevap vermeyebilir. Küresel kümelerin yaşı modele bağlıdır ve genellikle Evrenin yaşını aştığında ayarlanır. Örneğin, bazı kümelerin yaşının daha önce 15,8 ± 2,1 milyar yıl olduğu tahmin ediliyordu. Örnek olarak, yıldız evriminin parametreleri güncellenirken Methuselah yıldızının (HD 140283) yaşı 14,5 ± 0,8 milyar yıldan “rahat” 12,0 ± 0,5 milyar yıla ayarlandı.
Evrenin yaşının kabul edilen 13,8 milyar yıldan önemli ölçüde daha büyük olduğu doğrulanırsa astrofizikçiler yıldızların yaşını tahmin etmekle sınırlı kalmayacaklar. Bu özellikle, Evren’in yaşının 26,7 milyar yıl olduğu varsayılarak tahmin edildiği gibi, NGC104 küresel kümesinin yaşının 19,04 ile 20,30 milyar yıl arasında doğrulanmasını mümkün kılabilir. Genç kümeleri içerebilecek kısıtlamalar olmasaydı, açık küme IC 4665’in yaşı 32 milyon yıldan 50 milyon yılın üzerine çıkacaktı.
Yazar, CCC+TL modeliyle çalışmanın ΛCDM modelinden daha karmaşık olduğunu belirtmektedir. Kesin kozmoloji çağında standart modelin ötesine geçebilecek yeni modellere karşı dikkatli olmak gerekmektedir. CCC+TL modelinin dikkatsiz veya yanlış uygulanması yanlış sonuçlara yol açabileceğinden, standart modelden CCC+TL modeline geçişin olası tüm etkileri dikkatle değerlendirilmelidir.
Aynı zamanda CCC+TL modeli, ΛCDM modelinin gerektirdiği gibi yıldız ve galaksi oluşumunun zaman ölçeğini sıkıştırmak yerine genişleterek “imkansız erken galaksiler” sorununu çözdü.