Hubble gerilimi için yeni bir olası açıklama

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 Aylık Bildirimleri (MNRAS).

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 birbirlerinden ne kadar hızlı uzaklaştıklarını 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, megaparsek mesafe başına saatte neredeyse 244.000 kilometrelik bir hız sağlar (bir megaparsek, üç milyon ışık yılının biraz üzerindedir).

Megaparsek başına saatte 244.000 kilometre mi, yoksa 264.000 mi?

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, yani megaparsek mesafe başına saatte 264.000 kilometrenin biraz altına ulaşırız. 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 kabarcığına benzeyecek kadar az maddenin bulunduğu bir bölgede yer almaktadır. Baloncuğun etrafında maddenin yoğunluğu daha fazladır. Yerçekimi kuvvetleri bu çevredeki maddeden yayılıyor ve bu da 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 “yoğunluk azlığı” 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.