Ekip, zaman ve uzaydaki bozulmayı hesaplayarak Einstein’ın tahminlerini test ediyor

Evrenimizin genişlemesi neden hızlanıyor? Keşfedilmesinin üzerinden yirmi beş yıl geçmesine rağmen bu fenomen en büyük bilimsel gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Bunu çözmek, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisi de dahil olmak üzere fiziğin temel yasalarını test etmeyi içeriyor.

Einstein’ın teorisine göre evren, madde tarafından büyük, esnek bir tabaka gibi deforme edilmiştir. Gök cisimlerinin yer çekimi nedeniyle oluşan bu deformasyonlara “yerçekimi kuyuları” adı verilmektedir.

Işık bu düzensiz çerçeveden geçtiğinde, cam merceğin etkisine benzer şekilde yörüngesi bu kuyucuklar tarafından bükülür. Ancak bu durumda ışığı büken şey cam değil yerçekimidir. Bu olaya “yerçekimsel merceklenme” adı veriliyor.

Bunu gözlemlemek evrenin bileşenleri, tarihi ve genişlemesi hakkında bilgi sağlar. 1919’da bir güneş tutulması sırasında alınan ilk ölçüm, Einstein’ın, Isaac Newton’un tahmininden iki kat daha büyük bir ışık sapmasını öngören teorisini doğruladı. Bu fark, Einstein’ın yeni ve önemli bir unsuru devreye sokmasından kaynaklanmaktadır: Işığın tam eğriliğini elde etmek için uzayın deformasyonuna ek olarak zamanın da deformasyonu.

Bu denklemler evrenin ucunda hala geçerli mi? Bu soru, kozmostaki maddenin yoğunluğunu ölçmek ve genişlemesinin ivmesini anlamak isteyen birçok bilim insanı tarafından araştırılıyor. Paul Sabatier, Cenevre (UNIGE) ve Toulouse III üniversitelerinden bir ekibin yüz milyonlarca galaksinin şekillerini haritalayan bir proje olan Karanlık Enerji Araştırması’ndan elde edilen verileri kullanarak yeni bilgiler sağlıyor.

“Şu ana kadar Karanlık Enerji Araştırması verileri evrendeki maddenin dağılımını ölçmek için kullanılıyordu. Çalışmamızda bu verileri doğrudan zaman ve uzaydaki bozulmayı ölçmek için kullandık ve bulgularımızı Einstein’ın tahminleriyle karşılaştırmamıza olanak sağladık.” Araştırmayı yöneten UNIGE Fen Fakültesi Teorik Fizik Bölümü’nde doçent olan Camille Bonvin şöyle diyor: yayınlandı içinde Doğa İletişimi.

Hafif bir tutarsızlık

Karanlık Enerji Araştırması verileri, bilim adamlarının uzayın derinliklerine ve dolayısıyla geçmişe bakmalarına olanak tanıyor. Fransız-İsviçre ekibi, evrenin tarihindeki dört farklı noktada 100 milyon galaksiyi analiz etti: 3,5, 5, 6 ve 7 milyar yıl önce. Bu ölçümler, kozmos tarihinin yarısından fazlasını kapsayan yerçekimsel kuyuların zaman içinde nasıl geliştiğini ortaya çıkardı.

“Uzak geçmişte (6 ve 7 milyar yıl önce) kuyuların derinliğinin Einstein’ın tahminleriyle uyumlu olduğunu keşfettik. Ancak bugüne daha yakın olan 3,5 ve 5 milyar yıl önce kuyuların derinliği Einstein’ın tahminlerinden biraz daha sığdı.” Toulouse III Üniversitesi Astrofizik ve Planetoloji Araştırma Enstitüsü’nde (IRAP/OMP) gökbilimci yardımcısı Isaac Tutusaus’u, çalışmanın baş yazarı Paul Sabatier’i ortaya koyuyor.

Evrenin genişlemesi de günümüze yakın olan bu dönemde hızlanmaya başladı. Bu nedenle, iki olgunun (evrenin hızlanması ve yerçekimsel kuyuların daha yavaş büyümesi) yanıtı aynı olabilir: Yerçekimi, Einstein’ın öngördüğünden daha büyük ölçeklerde farklı fiziksel yasalar altında işleyebilir.

Einstein’a meydan okumak mı?

“Sonuçlarımız, Einstein’ın tahminlerinin ölçümlerle 3 sigma uyumsuzluğu olduğunu gösteriyor. Fizik dilinde böyle bir uyumsuzluk eşiği ilgimizi çekiyor ve daha fazla araştırma yapılmasını gerektiriyor. Ancak bu uyumsuzluk şu aşamada Einstein’ın öngörüsünü geçersiz kılacak kadar büyük değil. Teoriye göre bunun gerçekleşmesi için 5 sigma eşiğine ulaşmamız gerekiyor.

Teorik Fizik Bölümü’nde doktora sonrası araştırmacı olan Nastassia Grimm, “Dolayısıyla, bu ilk sonuçları doğrulamak veya çürütmek için daha kesin ölçümlere sahip olmak ve bu teorinin evrenimizde çok büyük mesafelerde geçerli kalıp kalmadığını bulmak önemlidir” diyor. UNIGE ve çalışmanın ortak yazarı.

Ekip, bir yıl önce fırlatılan Öklid uzay teleskopundan gelen yeni verileri analiz etmeye hazırlanıyor. Öklid evreni uzaydan gözlemledikçe, kütleçekimsel merceklenme ölçümleri önemli ölçüde daha kesin olacaktır. Ayrıca misyonun altı yıllık süresi içerisinde yaklaşık 1,5 milyar galaksinin gözlemlenmesi bekleniyor. Bu, uzay-zaman bozulmalarının daha doğru ölçülmesini sağlayacak, zamanda daha geriye bakmamıza ve sonuçta Einstein’ın denklemlerini test etmemize olanak tanıyacak.