Almanya’daki Bielefeld Üniversitesinden araştırmacılar, gökyüzündeki milyonlarca radyo galaksisinin dağılımında beklenenin yaklaşık 3,67 katı büyüklüğünde bir yönlü sapma yani dipol tespit edildiğini ortaya koydu. Araştırmanın güven düzeyi 5,4 sigma olarak açıklandı. Bu değer, sonucun tesadüfen ortaya çıkma ihtimalinin bilimsel ölçütlere göre neredeyse sıfır olduğu anlamına geliyor.
Dipol, bir yapının iki yönde farklı görünmesine deniyor. Gökyüzünde bir yönde biraz daha fazla galaksi, diğer yönde daha az galaksinin görülmesine dipol deniyor.
Evren büyük ölçeklerde homojen kabul edildiği için bu farkın çok küçük olması gerekir. Dipol ölçümü, evrenin gerçekten her yönde aynı olup olmadığını test etmenin en doğrudan yollarından biri olarak görülüyor.
Bilim insanları uzun süredir dipolü, evrenin erken dönemlerinden kalan çok zayıf bir ışımayı, yani kozmik mikrodalga arka planını (CMB) ölçerek belirliyor.
CMB’nin sıcaklığı yaklaşık 2,7 Kelvin ve ışımanın bir yönü diğerine göre çok az daha sıcak olduğu için, Güneş Sistemi’nin evrendeki maddeye göre 370 km/s hızla hareket ettiği biliniyor. Hızın, galaksilerin sayısında da çok küçük bir yön farkı yaratması bekleniyor.
Neden galaksilerde de dipol olmalı?
Güneş Sistemi hareket ettiği için hareket yönümüzdeki radyo galaksileri bize biraz daha parlak görünür. Bu durum Doppler etkisi olarak bilinir.
Hareket sırasında ışığın geldiği açı da çok küçük bir miktarda kayar ve galaksiler görüntüde hareket yönüne doğru sıkışmış gibi görünür. Bu etkiye ise aberasyon (görüş yönü sapması) adı verilir.
İki etki birleştiğinde hareket yönünde çok hafif bir galaksi fazlalığı görülmesi normal kabul edilir. Bu fazlalığın CMB’nin gösterdiği değerle uyumlu olması gerektiği belirtiliyor.
Yeni araştırma, uzak radyo galaksilerinin sayımından elde edilen dipol büyüklüğünün, evrenin bilinen hızından hesaplanan dipolden yaklaşık dört kat daha büyük olduğunu gösterdi.
Üstelik yönlü sapma, gökyüzünde tam olarak CMB’nin gösterdiği yöne işaret ediyor. Yani yön doğru fakat büyüklük standart kozmolojiye göre çok daha yüksek kalıyor.
Daha önce fark edilmemesinin sebebi olarak araştırmacılar, galaksilerin sayılma şekliyle ilgili eski bir varsayım olduğunu söylüyor. Radyo teleskopları birçok galaksiyi tek bir nokta gibi değil, birden fazla parçadan oluşan yapılar olarak görür. Bir galaksinin çekirdeği, radyo jetleri ve dış lobları kataloglarda bazen birbirinden ayrı kaynak gibi kaydedilir. Bu yüzden tek bir galaksi verilerde üç veya dört farklı kaynak olarak sayılabilir.
Hücreler halinde sayım yapılırken bu durum normalden çok daha büyük dalgalanmalar yaratır. Eski yöntem Poisson dağılımı, fazladan dalgalanmayı açıklamakta yetersiz kalıyordu.
Bu fazla hareketliliğe overdispersiyon (aşırı dağılım) adı veriliyor. Yeni çalışmada araştırmacılar, galaksilerin birden fazla parçaya ayrılmasını doğal olarak hesaba katan ve overdispersiyonu doğru modelleyen negatif binom dağılımı ile analiz gerçekleştirdi. Yöntem, sayım hatalarını çok daha gerçekçi şekilde hesaplayarak dipol büyüklüğünü yanlış değerlendirme riskini azaltıyor.
En güvenilir haritalar aynı sonucu verdi
Çalışma kapsamında altı büyük radyo gökyüzü taramasını incelendi. En güvenilir ve en geniş kullanılan haritalar NVSS, RACS-low ve LoTSS-DR2 oldu. Üç harita birlikte analiz edildiğinde, dipolün beklenen değerin 3,67 katı büyüklüğünde olduğu doğrulandı. Ayrıca dipolün yönünün, CMB’nin gösterdiği yönle neredeyse tamamen aynı olduğu belirtildi.
Peki bu sapma nasıl açıklanıyor? Bilim insanları şu anda üç güçlü olasılığı değerlendiriyor. İlk olasılık, yakın evrenin düşündüğümüzden daha asimetrik olması ve büyük ölçekli bir hareket alanının galaksi dağılımını belirgin şekilde etkilemesi. Bu tür dev akışlara karanlık akış adı veriliyor ve standart modele göre bu kadar güçlü olmaması gerekiyor.
İkinci olasılık, radyo teleskoplarının çok geniş alanlara yayılan küçük kalibrasyon hatalarının dipolün olduğundan büyük görünmesine yol açması. Radyo gözlem verilerinde bu tür hataları tamamen ortadan kaldırmak oldukça zor.
Üçüncü olasılık; evrenin düşündüğümüz kadar düzgün olmaması. Eğer bu sapma gerçekten fiziksel bir etkiyse, kozmolojik ilkenin büyük ölçeklerde yeniden tartışabileceği belirtiliyor.
Araştırmacılar bulgunun çok güçlü olduğuna dikkat çekiyor ancak bunun tek başına kozmoloji anlayışını değiştirmeye yetmeyeceğini vurguluyor. Önümüzdeki yıllarda devreye girecek SKA, LoTSS-DR3, RACS-high ve EMU gibi yeni radyo teleskopları, bu sapmanın gerçek bir fiziksel etki mi yoksa ölçüm kaynaklı bir yanılgı mı olduğunu kesin şekilde ortaya koyacak.
Kaynak: Physical Review Letters