Evren neden kendini parçalara ayırıyor? Yeni bir çalışma karanlık enerjinin düşündüğümüzden daha karmaşık olabileceğini gösteriyor

Evren neyden yapılmıştır? Bu soru yüzlerce yıldır gökbilimcileri yönlendirmiştir.

Geçtiğimiz çeyrek yüzyıl boyunca bilim insanları, sizi, beni, Dünya’yı ve görebildiğimiz neredeyse her şeyi oluşturan atomlar ve moleküller gibi “normal” şeylerin evrenin yalnızca %5’ini oluşturduğuna inanıyorlardı. Diğer %25’lik kısım ise göremediğimiz ancak yerçekimi yoluyla normal maddeyi nasıl etkilediğiyle tespit edebildiğimiz bilinmeyen bir madde olan “karanlık madde”dir.

Evrenin geri kalan %70’i “karanlık enerjiden” oluşuyor. 1998 yılında keşfedilen bu enerjinin, evrenin giderek artan bir hızla genişlemesine neden olduğuna inanılan, bilinmeyen bir enerji biçimidir.

İçinde yeni bir çalışma yakında dergimizde yayınlanacak Astronomi DergisiKaranlık enerjinin özelliklerini her zamankinden daha ayrıntılı olarak ölçtük. Sonuçlarımız, bunun ilk kez Einstein tarafından öne sürülen varsayımsal bir boşluk enerjisi olabileceğini ya da zamanla değişen daha tuhaf ve daha karmaşık bir şey olabileceğini gösteriyor.

Karanlık enerji nedir?

Einstein bir asırdan fazla bir süre önce Genel Görelilik Teorisini geliştirdiğinde denklemlerinin evrenin ya genişlemesi ya da daralması gerektiğini gösterdiğini fark etti. Bu ona yanlış göründü, bu yüzden yerçekimi kuvvetini dengelemek ve evreni statik tutmak için bir “kozmolojik sabit” (boş uzayda bulunan bir tür enerji) ekledi.

Daha sonra Henrietta Swan Leavitt ve Edwin Hubble’ın çalışmaları evrenin gerçekten genişlediğini gösterdiğinde, Einstein kozmolojik sabiti ortadan kaldırdı ve bunu “en büyük hatası” olarak nitelendirdi.

Ancak 1998’de iki araştırmacı ekibi evrenin genişlemesinin aslında hızlandığını buldu. Bu, sonuçta Einstein’ın kozmolojik sabitine oldukça benzer bir şeyin, şu anda karanlık enerji dediğimiz bir şeyin var olabileceği anlamına geliyor.

Bu ilk ölçümlerden bu yana, karanlık enerjinin doğasını ölçmek için süpernovaları ve diğer sondaları kullanıyoruz. Şimdiye kadar bu sonuçlar evrendeki karanlık enerjinin yoğunluğunun sabit göründüğünü gösteriyordu.

Bu, evren büyüdükçe bile karanlık enerjinin gücünün aynı kaldığı anlamına geliyor; evren büyüdükçe daha ince bir şekilde yayılmış gibi görünmüyor. Bunu adı verilen bir sayıyla ölçeriz. w. Etki kümesindeki Einstein’ın kozmolojik sabiti w -1’e kadar ve daha önceki gözlemler bunun neredeyse doğru olduğunu öne sürdü.

Patlayan yıldızlar kozmik ölçüm çubukları olarak kullanılıyor

Evrende ne olduğunu ve ne kadar hızlı büyüdüğünü nasıl ölçebiliriz? Muazzam şerit metrelerimiz ya da dev terazilerimiz yok, bunun yerine “standart mumlar” kullanıyoruz: uzaydaki parlaklıklarını bildiğimiz nesneler.

Gece olduğunu ve birkaç ışık direğinin olduğu uzun bir yolda durduğunuzu hayal edin. Bu direklerin hepsi aynı ampule sahiptir ancak uzaktaki kutuplar yakındakilere göre daha sönüktür.

Bunun nedeni ışığın mesafeyle orantılı olarak azalmasıdır. Ampulün gücünü bilirsek ve ampulün ne kadar parlak göründüğünü ölçebilirsek ışık direğine olan mesafeyi hesaplayabiliriz.

Gökbilimciler için yaygın bir kozmik ampul, Tip Ia süpernova adı verilen patlayan bir yıldız türüdür. Bunlar genellikle komşu bir yıldızdan madde emen ve Güneşimizin kütlesinin 1,44 katına ulaşana kadar büyüyen ve bu noktada patlayan beyaz cüce yıldızlardır. Patlamanın ne kadar hızlı söndüğünü ölçerek ne kadar parlak olduğunu ve dolayısıyla bizden ne kadar uzakta olduğunu belirleyebiliriz.

Karanlık Enerji Araştırması

Karanlık Enerji Araştırması karanlık enerjiyi ölçmek için şimdiye kadar yapılan en büyük çabadır. Birçok kıtadan 400’den fazla bilim insanı, güney gökyüzünün bazı kısımlarını tekrar tekrar gözlemlemek için yaklaşık on yıl boyunca birlikte çalışıyor.

Tekrarlanan gözlemler, yeni patlayan yıldızlar gibi değişiklikleri aramamıza olanak tanır. Ne kadar sık ​​gözlemlerseniz, bu değişiklikleri o kadar iyi ölçebilirsiniz ve aradığınız alan ne kadar geniş olursa, o kadar fazla süpernova bulabilirsiniz.

Karanlık enerjinin varlığını gösteren ilk sonuçlarda yalnızca birkaç düzine süpernova kullanıldı. Karanlık Enerji Araştırması’nın en son sonuçlarında yaklaşık 1.500 patlayan yıldız kullanılıyor ve bu da çok daha fazla hassasiyet sağlıyor.

Şili’deki Cerro-Tololo Inter-American Gözlemevi’ndeki 4 metrelik Blanco Teleskobu’na monte edilmiş özel olarak yapılmış bir kamera kullanılarak yapılan araştırmada, farklı türde binlerce süpernova bulundu. Hangilerinin Tip Ia (mesafeleri ölçmek için ihtiyaç duyduğumuz tür) olduğunu bulmak için Yeni Güney Galler’deki Siding Spring Gözlemevi’ndeki 4 metrelik Anglo Avustralya Teleskobunu kullandık.

Anglo Avustralya Teleskobu, süpernovadan gelen ışığın renklerini ayıran ölçümler aldı. Bu, patlamadaki bireysel unsurların “parmak izini” görmemizi sağlar.

Tip Ia süpernovalarının hidrojen ve silikon içermemesi gibi bazı benzersiz özellikleri vardır. Yeterli süpernova varsa, makine öğrenimi binlerce süpernovayı verimli bir şekilde sınıflandırmamıza olanak sağladı.

Kozmolojik sabitten daha karmaşık

Son olarak, on yılı aşkın bir çalışma ve yaklaşık 1.500 Tip Ia süpernovayı inceledikten sonra, Karanlık Enerji Araştırması, en iyi yeni ölçümü üretti. w. Bulduk w = –0,80 ± 0,18, yani –0,62 ile –0,98 arasında bir yerdedir.

Bu çok ilginç bir sonuçtur. –1’e yakın ama tam olarak orada değil. Kozmolojik sabit veya boş uzayın enerjisi olması için tam olarak -1 olması gerekir.

Bu bizi nereye bırakıyor? Karanlık enerjinin daha karmaşık bir modeline ihtiyaç duyulabileceği düşüncesiyle, belki de bu gizemli enerjinin evrenin yaşamı boyunca değiştiği bir model.

Bu makale şuradan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altındadır. Okumak orijinal makale.