Chicago Üniversitesi öncülüğünde evrenin genişleme hızını ölçen bir analiz, bir ‘Hubble gerilimi’ olmayabileceğini ortaya koydu.
Evrenin genişlemesinin farklı ölçümleri nedeniyle ortaya çıkan “kozmoloji krizi”, bilim insanları sayesinde bir çözüme yaklaşıyor olabilir. James Webb Uzay TeleskobuBilim insanları tarafından analiz edilen yeni veriler, Hubble gerginliğinin daha önce düşünüldüğü kadar şiddetli olmayabileceğini gösteriyor. Bu, evrenin mevcut modelimizin doğru kaldığı anlamına gelebilir.
Evrenin Genişleme Hızı Üzerine Tartışma
Evrenimiz hakkında birçok şey biliyoruz, ancak gökbilimciler hala tam olarak ne kadar hızlı genişlediğini tartışıyorlar. Aslında, son yirmi yılda, bu sayıyı ölçmenin iki önemli yolu — “Hubble sabiti” olarak bilinir — farklı yanıtlar üretti ve bu da bazılarını evrenin nasıl çalıştığına dair modelimizde eksik bir şey olup olmadığını merak etmeye yöneltti.
James Webb Uzay Teleskobu’ndan Yeni Görüşler
Ancak güçlü James Webb Uzay Teleskobu’ndan gelen yeni ölçümler, ‘Hubble gerilimi’ olarak da bilinen bir çatışmanın aslında var olmayabileceğini gösteriyor.
Sunulan bir makalede Astrofizik Dergisi, Chicago Üniversitesi kozmolog Wendy Freedman ve meslektaşları, NASA‘nin güçlü James Webb Uzay Teleskobu. Yakınlarındaki on galaksiye olan mesafeyi ölçtüler ve evrenin şu anda genişleme hızına dair yeni bir değer ölçtüler.
Ölçümleri saniyede 70 kilometre megaparsekHubble sabiti için kullanılan diğer önemli yöntemle örtüşmektedir.
Ünlü bir gökbilimci ve Chicago Üniversitesi’nde John ve Marion Sullivan Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Profesörü olan Freedman, “Bu yeni JWST verilerine dayanarak ve üç bağımsız yöntem kullanarak, bir Hubble gerginliği için güçlü bir kanıt bulamadık,” dedi. “Tam tersine, evrenin evrimini açıklamak için kullandığımız standart kozmolojik modelin ayakta kaldığı görülüyor.”
Hubble Gerginliği mi?
Evrenin zamanla genişlediğini 1929’dan beri biliyoruz. O tarihte UChicago mezunu Edwin Hubble (SB 1910, PhD 1917) en uzak galaksilerin Dünya’dan yakın galaksilerden daha hızlı uzaklaştığını gösteren yıldız ölçümleri yapmıştı. Ancak evrenin şu anda ne kadar hızlı genişlediğine dair kesin sayıyı belirlemek şaşırtıcı derecede zordu.
Hubble sabiti olarak bilinen bu sayı, evrenin arka planını anlamak için olmazsa olmazdır. Evrenin zaman içinde nasıl evrimleştiğine dair modelimizin önemli bir parçasıdır.
Freedman, “Hubble sabiti geriliminin gerçekliğini doğrulamak, hem temel fizik hem de modern kozmoloji açısından önemli sonuçlar doğuracaktır” diye açıkladı.
Ölçüme Farklı Yaklaşımlar
Bu ölçümlerin önemi ve zorluğu göz önüne alındığında, bilim insanları mümkün olduğunca doğru olduklarından emin olmak için farklı yöntemlerle bunları test ediyorlar.
Önemli yaklaşımlardan biri, depremden sonra kalan ışığı incelemeyi içerir. Büyük patlamakozmik mikrodalga arka planı olarak bilinir. Bu yöntemle Hubble sabitinin şu anki en iyi tahmini, çok hassas olan, megaparsek başına saniyede 67,4 kilometredir.
Freedman’ın uzmanlaştığı ikinci önemli yöntem, parlaklıkları bilinen yıldızları kullanarak yerel kozmik komşuluğumuzdaki galaksilerin genişlemesini doğrudan ölçmektir. Tıpkı araba farlarının uzaktayken daha sönük görünmesi gibi, giderek daha uzak mesafelerde yıldızlar da giderek daha sönük görünür. Mesafeleri ve galaksilerin bizden uzaklaşma hızını ölçmek bize evrenin ne kadar hızlı genişlediğini söyler.
Geçmişte bu yöntemle yapılan ölçümler Hubble sabiti için daha yüksek bir sayı döndürüyordu; megaparsek başına saniyede 74 kilometreye yakın.
Hubble Geriliminin Bulmacası
Bu fark o kadar büyüktür ki bazı bilim insanları evrenin evrimine ilişkin standart modelimizde önemli bir şeyin eksik olabileceğini tahmin etmektedir. Örneğin, bir yöntem evrenin en erken günlerine bakarken diğeri mevcut döneme baktığından, belki de evrende zamanla büyük bir şey değişmiştir. Bu belirgin uyumsuzluk ‘Hubble gerginliği’ olarak bilinir hale gelmiştir.
James Webb Uzay Teleskobu’na Giriş
James Webb Uzay Teleskobu veya JWST, insanlığa uzayın derinliklerini görmek için güçlü bir yeni araç sunuyor. 2021’de fırlatılan Hubble Teleskobu’nun halefi, inanılmaz derecede keskin görüntüler elde etti, uzak dünyaların yeni yönlerini ortaya çıkardı ve evrene yeni pencereler açarak benzeri görülmemiş veriler topladı.
Freedman ve meslektaşları, evrenin genişleme hızının ölçülmesi için temel oluşturan on yakın galaksinin ölçümlerini yapmak amacıyla teleskopu kullandılar.
Sonuçlarını çapraz kontrol etmek için üç bağımsız yöntem kullandılar. İlk yöntem, zaman içinde parlaklığı tahmin edilebilir şekilde değişen Cepheid değişken yıldızı olarak bilinen bir yıldız türünü kullanır. İkinci yöntem “Kırmızı Dev Dalının Ucu” olarak bilinir ve düşük kütleli yıldızların parlaklıkları için sabit bir üst sınıra ulaştığı gerçeğini kullanır. Üçüncü ve en yeni yöntem, ışığın yakın kızılötesi spektrumunda tutarlı renklere ve parlaklıklara sahip karbon yıldızları adı verilen bir yıldız türünü kullanır. Yeni analiz, aynı galaksiler içinde üç yöntemi de aynı anda kullanan ilk analizdir.
Hubble Sabitinin Yeniden Değerlendirilmesi
Her iki durumda da değerler, kozmik mikrodalga arka plan yöntemiyle verilen saniyede megaparsek başına 67,4 kilometrelik değerin hata payı içindeydi.
Freedman, “Üç tamamen farklı yıldız türünden iyi bir anlaşma elde etmek, bizim için doğru yolda olduğumuzun güçlü bir göstergesi” dedi.
Hubble sabiti evrenin arka planını anlamak için olmazsa olmazdır.
Çalışmanın ortak yazarı Barry Madore, “JWST ile gelecekteki gözlemler, Hubble gerginliğini doğrulamak veya çürütmek ve kozmoloji için çıkarımları değerlendirmek açısından kritik öneme sahip olacak” dedi. Carnegie Bilim Enstitüsü ve Chicago Üniversitesi’nde konuk öğretim görevlisi.
Referans: “Chicago-Carnegie Hubble Programı (CCHP) Durum Raporu: James Webb Uzay Teleskobu Kullanılarak Hubble Sabitinin Üç Bağımsız Astrofiziksel Belirlenmesi” Wendy L. Freedman, Barry F. Madore, In Sung Jang, Taylor J. Hoyt, Abigail J. Lee ve Kayla A. Owens, 12 Ağustos 2024, Astrofizik > Kozmoloji ve Galaktik Olmayan Astrofizik.
arXiv:2408.06153
Makalenin diğer yazarları arasında UChicago araştırma bilimcisi In Sung Jang, Taylor Hoyt (Doktora’da, şu anda Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda) ve UChicago lisansüstü öğrencileri Kayla Owens ve Abby Lee yer alıyor.
Finansman: NASA.