Yeni bir çalışma James Webb Uzay Teleskobu ve Hubble Uzay Teleskobu verilerini ‘çapraz doğrulayarak’ evrenin genişleme hızına dair bilinenleri sorgulatıyor.
Her yeni keşif, insanlığın evrene ve doğaya dair bildiklerini ‘daha az yanlış’ hale getirse de, bilimin temel prensibi, tanımlamaların bilinenler üzerinden değil, bilinmeyenler üzerinden yapılması. Yanlışlanabilirlik ise, bu temel prensibi destekleyen en büyük yapı taşı. Bu yapı taşı bazen yıllarca üzerinde çalışan, büyük ölçüde kabul görmüş modellemeleri ve ölçümleri dahi test etmeyi gerektirebiliyor. Evrenin genişleme hızına dair ölçümler ile standart kozmoloji modelinin öngörüleri arasındaki uyuşmazlık olarak bilinen “Hubble gerilimi” yeni bir çalışma ile sınandı.
James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen yeni gözlemler, evrenin bugünkü genişleme hızının neden milyarlarca yıl önceki genişleme hızından daha yüksek olduğu sorusuna dair yeni bir açıklama sunuyor. Bu bulgular, teleskop ölçümlerinde bir hata olmadığını ve bu farkın evrenin bilinmeyen bir özelliğinden kaynaklanabileceğini ortaya koyuyor. Bu çalışma James Webb Uzay Teleskobu ve Hubble Uzay Teleskobu’nun ölçümleri arasında bir çapraz doğrulama olarak nitelendirilebilir.
Yeni veriler, Hubble Uzay Teleskobu’nun yakın yıldızlar ve galaksiler arasındaki mesafeleri ölçme sonuçlarını doğruluyor. Bu doğrulama, “Hubble gerilimi” olarak adlandırılan ve evrenin genişleme hızına dair ölçümler ile standart kozmoloji modelinin öngörüleri arasındaki uyuşmazlığı çözmede kritik bir adım oldu. Ancak, bu uyuşmazlık hala tam olarak açıklanabilmiş değil.
Johns Hopkins Üniversitesi’nden Nobel ödüllü fizikçi Adam Riess, bu uyumsuzluğun, evrenin fiziksel yasalarını tam olarak anlamadığımızı gösterdiğini belirtti. Riess ve ekibi, Webb’in ilk iki yılındaki en büyük veri havuzundan yararlanarak Hubble’ın genişleme hızı ölçümlerini doğruladı. Elde edilen sonuçlar, Hubble Uzay Teleskobu’nun “Hubble sabiti” olarak bilinen genişleme oranını doğru ölçtüğünü gösterdi ve Hubble geriliminin açıklanmasındaki hata payını büyük ölçüde elimine etti.
Hubble gerilimi ve standart model
Hubble sabiti, evrenin genişleme hızını ifade eden bir ölçüm olarak kullanılıyor. Standart kozmoloji modeli, evrenin büyük patlamadan kalan kozmik mikrodalga arka planına (CMB) dayanarak bu sabiti 67-68 kilometre/saniye/megaparsek (km/s/Mpc) olarak tahmin ediyor. Ancak Hubble ve Webb teleskoplarının gözlemleri, bu değeri genellikle 70-76 km/s/Mpc arasında buluyor. Ortalama olarak 73 km/s/Mpc olan bu fark, ölçüm hatalarıyla açıklanamayacak kadar büyük.
Yeni çalışmada kullanılan Webb verileri, Hubble ölçümlerinde büyük bir yanlışlık olmadığını doğruladı ve bu uyuşmazlığın fiziksel gerçeklikteki bilinmeyen unsurlardan kaynaklanabileceğini ortaya koydu. Riess’in ekibi, Webb ve Hubble’ın gözlemlerini karşılaştırarak, farklı galaksilere olan mesafeleri ölçmek için üç yöntem kullandı. Her iki teleskop tarafından gözlemlenen galaksilerdeki süpernovalara dayanarak elde edilen Hubble sabiti değerleri 72.6 km/s/Mpc (Webb) ve 72.8 km/s/Mpc (Hubble) olarak bulundu; bu uyum, Hubble ölçümlerin doğruluğunu kanıtlıyor.
Riess’in daha önceki Nobel ödüllü çalışmaları, evrenin genişlemesinin hızlanmasının, yıldızlar ve galaksiler arasındaki geniş alanlara yayılan gizemli bir “karanlık enerji”den kaynaklandığını gösterdi. Ancak bu yeni bulgular, evrenin genişlemesinin hızlanmasını açıklamaya yönelik modellerin yetersiz olabileceğini ve karanlık enerjinin doğası hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç olduğunu gösteriyor.
Yeni yaklaşımlar
Hubble gerilimi, evrenin genişleme hızını anlamaya yönelik mevcut teorilerin sınırlarını zorlayan bir sorun olarak kozmologları yeni fikirler geliştirmeye yönlendiriyor. Bazı araştırmacılar, kozmolojinin standart modelinde eksik bir bileşen veya hatalı bir varsayım olduğunu düşünüyor. Bu bağlamda ortaya atılan fikirlerden biri Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı’ndan Dr. Sandro Tacchella, MIT’den Xuejian Shen ve Mark Vogelsberger, Teksas Üniversitesi’nden Michael Boylan-Kolchin gibi araştırmacıların geliştirdiği “erken karanlık enerji” teorisi. Bu teoriye göre, büyük patlamadan kısa bir süre sonra evrenin genişlemesini hızlandıran bir enerji formu bulunuyor olabilir. Bu enerji, kozmik mikrodalga arka plan verilerinin hesaplanmasında dikkate alınmadığı için Hubble sabiti tahminleri ile yerel ölçümler arasında bir uyuşmazlığa yol açıyor olabilir.
Diğer bir olasılık ise egzotik madde veya parçacıkların varlığı. Örneğin, değişken elektron kütlesi, karanlık maddeyle ilişkili yeni fiziksel özellikler veya ilk evrenin manyetik alanlarının genişleme sürecine beklenmedik etkileri gibi faktörler, Hubble gerilimini açıklamak için öneriliyor. Bazı bilim insanları, yeni türde bir “karanlık radyasyon”un (örneğin, “steril nötrinolar”) evrende daha önce tahmin edilenden fazla enerji taşıdığını ve genişleme hızını etkilediğini düşünüyor. Bu tür yaratıcı teoriler, fizikçilerin evrenin erken dönemlerine dair daha derin bir anlayış geliştirmesi için yeni bir araştırma alanı açıyor.
Hubble gerilimi, evrenin genişleme süreciyle ilgili temel soruların henüz tam olarak yanıtlanmadığını gösteriyor. Bu uyuşmazlığın çözülmesi, evrenin yapısı ve tarihine dair daha net bir tablo sunabilir. Hubble sabiti, evrenin 13-14 milyar yıllık geçmişinde genişleme hızının nasıl değiştiğini anlamak için kritik bir parametre.
Bu gerilim, evrenin genişleyen yapısını anlamak için geliştirilen modellerin eksikliklerini ortaya koyduğu gibi, fiziksel yasalar hakkında daha geniş sorular sormamızı gerektiriyor. Eğer Hubble gerilimi çözülebilirse, bu durum yalnızca kozmolojinin standart modeline daha fazla açıklık getirmekle kalmayacak, aynı zamanda ‘yeni fiziğin’ kapısını aralayabilir. Örneğin, karanlık enerji veya karanlık madde gibi henüz doğrudan gözlemlenememiş bileşenlerin fiziksel özelliklerine dair daha somut bilgiler elde edilebilir. Sonuç olarak, Hubble gerilimi, evrenin tarihini ve geleceğini daha iyi anlamak için bilim insanları için hem bir zorluk hem de eşsiz bir fırsat sunuyor.
