UAH fizik profesörü, karanlık madde ve enerjinin neden gözlemlenemediğine dair farklı bir bakış açısı sunarak standart modeli kökünden sarsıyor.
Evrenin neden genişlediği, galaksilerin nasıl oluştuğu ve tüm bu yapının nasıl kararlı kaldığı, modern kozmolojinin en temel sorularından bazılarını oluşturuyor. 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren bilim insanları bu sorulara cevap bulmak için “karanlık madde” ve “karanlık enerji” kavramlarını ortaya attı. Günümüzde kabul gören standart kozmolojik model, evrenin kütleçekimsel yapısının yüzde 27’sinin karanlık madde, yüzde 68’inin ise karanlık enerjiden oluştuğunu öne sürüyor. Geriye kalan yüzde 5’lik kısım ise yıldızlar, gezegenler ve biz insanlar gibi “normal madde”den oluşuyor.
Ancak bu kabul görmüş modelin büyük bir açmazı var: Karanlık madde ve karanlık enerji bugüne kadar doğrudan gözlemlenemedi. Onların varlığı yalnızca dolaylı etkilerle, yani galaksilerin dönüş hızları, evrenin genişleme oranı ve kozmik mikrodalga arka plan ışınımı gibi gözlemlerle varsayılıyor. Yani elimizde, evrenin büyük kısmını oluşturduğu düşünülen bu iki “şey”in ne olduğuna dair hiçbir somut kanıt yok.
İşte tam bu noktada, Alabama Üniversitesi Huntsville kampüsünde (UAH) görev yapan fizik profesörü Dr. Richard Lieu, bilim dünyasında büyük yankı uyandıracak yeni bir model ortaya koydu. Classical and Quantum Gravity dergisinde yayımlanan çalışmasında Lieu, evrenin genişlemesini ve yapısal oluşumlarını açıklamak için karanlık maddeye ya da karanlık enerjiye gerek olmadığını savunuyor. Dahası, bu alternatif model fiziksel yasalarla uyumlu, gözlemsel verilerle açıklanabilir ve bugüne dek karşılaşılan pek çok soruna çözüm getiriyor.
Büyük Patlama yerine “zaman içinde sıçramalar”
Lieu’nun modelinde evrenin başlangıcı tek bir “Büyük Patlama” anına indirgenmiyor. Bunun yerine, zaman içerisinde aralıklı olarak ortaya çıkan ve tüm uzayı aynı anda etkileyen “geçici zamansal tekillikler” öneriliyor. Bu tekillikler, çok kısa sürede meydana geliyor ve madde ile enerjiyi tüm evrene bir anda yayıyor. O kadar hızlı gerçekleşiyorlar ki doğrudan gözlemlenmeleri mümkün değil. Ancak bu ani ve güçlü sıçramalar sayesinde hem evrenin genişlemesi hem de galaksilerin oluşumu açıklanabiliyor.
Lieu’nun modeli aynı zamanda, geçmişte karanlık enerjiye atfedilen “negatif basınç” etkisini de fiziksel bir temele oturtuyor. Manyetik alanların oluşturduğu negatif basınç gibi gözlemlenebilir etkilerden yola çıkarak, bu sıçramaların evrende itici bir kuvvet oluşturduğunu ve genişlemeyi hızlandırdığını öne sürüyor.
Karanlık maddeye alternatif: Görünmeyen, ama etkili sıçramalar
Standart modele göre, galaksilerin kenar bölgelerindeki yıldızlar, beklenenden çok daha hızlı dönüyor. Bu durum, görünmeyen bir kütle, yani karanlık madde, varlığıyla açıklanıyor. Ancak Lieu’nun önceki çalışmalarında, kütleye ihtiyaç duymadan da çekimsel etkiler oluşturabilecek “topolojik bozukluklar” önerilmişti. Bu fikirler üzerine inşa edilen yeni model, karanlık maddeye ihtiyaç duymadan galaktik yapıları açıklayabiliyor.
Dahası, önceki teorilerde yer alan tartışmalı “negatif yoğunluk” gibi kavramlar da bu modelde yer almıyor. Bunun yerine, pozitif enerji yoğunluğu ile negatif basınç arasında dengeli bir ilişki kuruluyor. Einstein’ın 1917 tarihli Kozmolojik Sabit makalesinde de yer bulan bu negatif basınç kavramı, Lieu’nun modelinde evrensel ölçekte kullanılıyor.
Lieu, çalışmasında karanlık madde ve enerjinin bugüne kadar neden gözlemlenemediğine de yanıt veriyor. Ona göre, bu bileşenlerin evrende her zaman var olduğu düşüncesi hatalı. Onlar yalnızca tekillik anlarında, yani bu sıçramaların yaşandığı dönemlerde evrende mevcutlar. Bu anlar dışında ise hiçbir şekilde gözlemlenmiyorlar. Bu yaklaşım, “karanlık” olarak adlandırılan bu unsurların neden bugüne kadar doğrudan saptanamadığını açıklıyor.
Modelin başlığı olan “Are dark matter and dark energy omnipresent?” (Karanlık madde ve enerji her zaman, her yerde mi?) sorusu da aslında bu yaklaşımı özetliyor: Hayır, her zaman ve her yerde değiller. Sadece bazı anlarda tüm evreni etkiliyorlar ve ardından tamamen kayboluyorlar.
Yeni model nasıl test edilecek?
Lieu, bu kuramın doğruluğunun yalnızca uzay teleskoplarıyla değil, Dünya üzerindeki güçlü teleskoplarla da test edilebileceğini belirtiyor. Hawaii’deki Keck Gözlemevi veya İspanya’daki Isaac Newton Teleskop Grubu gibi tesislerde yapılacak derin uzay gözlemleri, evrenin genişleme hızında belirli “sıçrama”lar olup olmadığını gösterebilir. Özellikle kırmızıya kayma verileri zaman dilimlerine ayrılarak analiz edilirse, bu sıçramaların izlerine ulaşmak mümkün olabilir.
Lieu’nun önerdiği model henüz genel kabul görmüş değil, ancak karanlık madde ve karanlık enerjinin yıllardır süren belirsizliğini düşündüğümüzde, bu tür alternatif teorilere büyük ihtiyaç olduğu açık. Karanlık bileşenlerin varsayımsal olmaktan çıkıp fiziksel gerçekliğe dönüşmesi için ya doğrudan gözlem yapılmalı ya da onların yerini alabilecek, daha tutarlı teoriler geliştirilmeli. Lieu’nun modeli, işte tam da bu noktada önemli bir adım.
Karanlık madde ve enerji, bugüne kadar evrenin anlaşılmasında bir “kara kutu” işlevi gördü. Ancak bu kara kutunun içini açma vakti gelmiş olabilir. Eğer Lieu’nun öngördüğü geçici tekillikler gerçekten evrenin yapıtaşlarından biriyse, fizikçiler evrenin doğasına dair en büyük bilinmezlerden bazılarını nihayet çözebilir. Belki de karanlık artık o kadar da karanlık değildir.
Kaynak: UAH
