Evrenin Başından Sonuna Kadar : Karanlık enerjinin gizemi

Evrenin Başından Sonuna Kadar : Karanlık enerjinin gizemi
Evren sadece genişlemiyor, hızlanıyor.

Sayfada Ne Var.

Karanlık enerjinin gizemi Gökbilimciler neredeyse bir asırdır evrenin genişlediğini biliyorlardı. Uzay-zaman, milyarlarca ışıkyılı boyunca uzanıyor ve içindeki galaksileri, yükselen bir somun ekmeğin içine gömülü kuru üzümler gibi birbirinden ayırıyor. Kozmosun kendi yerçekimi altında çökme dürtüsüne karşı çıkan bu istikrarlı genişleme, evrenin sonunda nasıl sona ereceğine dair iki ana senaryo olduğu anlamına geliyor.

Bu senaryolara, yerçekiminin genişlemeyi yendiği ve Büyük Patlama’nın tersine gerçekleştiği Büyük Çatlak ve yerçekiminin genişlemeye yenildiği ve tüm maddenin dipsiz mesafelerle izole edildiği Büyük Donma adı verilir. (Bkz. “Büyük Çıtırtıya Karşı Büyük Donma”, sayfa 50.)

Bir süreliğine araştırmacılar, evrenin kaderinin son senaryoya doğru eğildiğine inanıyorlardı. Ancak 1990’ların sonlarında gökbilimciler, evrenin geleceğine dair anlayışımızı değiştiren beklenmedik bir şey keşfettiler: En uzak galaksiler sadece bizden uzaklaşmıyorlardı. Hızlanıyorlardı.

Kozmolojik bir bulmaca

Bu fenomen, evrenin genişlediği kesin hızı hesaplamak için uzaktaki süpernovaları ölçen ve yavaşladığını bulmayı bekleyen iki gökbilimci ekibi tarafından bağımsız olarak keşfedildi. Bu bilim adamlarından üçü – Saul Perlmutter, Adam Riess ve Brian Schmidt – keşiflerinden dolayı 2011 Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştılar.

Ödüllü gözlemler, uzaktaki bir tip Ia süpernova araştırmasından geldi. Gökbilimciler, bu patlamaların, Güneş benzeri bir yıldızın yoğun kalıntısı olan beyaz bir cücenin, kendisini fiziksel bir kütle sınırını aşacak şekilde biriktiğinde tetiklendiğine inanıyor. Bu sınır tüm beyaz cüceler için aynıdır ve tüm tip Ia süpernovaları aynı gerçek parlaklığa getirir. Bu özellik, bu süpernovaları 1990’ların ortalarında ideal standart mesafe işaretleri veya standart mumlar haline getirdi.

İki takım aslında kozmik yavaşlamanın başlangıcı için zamanda geriye bakıyorlardı: Büyük Patlama’dan sonra yerçekiminin kozmosun hızlı ivmesi üzerinde üstünlük kazandığı noktayı arıyorlardı. Bu an, yerçekimi sonunda evrenin genişlemesiyle galaksilerin ve galaksi kümelerinin birbirinden uzaklaşma hızını yavaşlatmaya başladığı için bir geri dönüşü işaret ederdi.

Bilim adamları

Standart mumların gerçek parlaklığını bildiklerinden, genişleme yavaşlıyor olsaydı bu uzak süpernovaların ne kadar parlak olacağını tahmin edebilirlerdi. Ancak bunun yerine, gözlemlenen tip Ia süpernovalarının beklenenden yüzde 25 daha sönük olduğunu buldular ve bu da evrenin genişlemesinin yavaşlamadığını, aksine hızlandığını kanıtladı.

1998’in sonunda, her iki takım da bulgularını detaylandıran makaleleri akademik dergilere sunmuştu. Perlmutter’in ekibi makalesini The Astrophysical Journal’da ve Riess ve Schmidt’in ekibi The Astronomical Journal’da yayınladı.

Her ikisinin de sonucu: Evrenin büyük bir yüzdesi daha önce keşfedilmemiş ve beklenmedik bir şeyden oluşuyor. Ve bu sözde karanlık enerji, yerçekimine üstün geliyor ve uzay-zamanı içeriden uzaklaştırıyor.

Karanlık enerjinin gizemi Bir sürü eksik parça

Evrenin bileşimini saptamak şaşırtıcı derecede zor. Karanlık enerjinin yanı sıra uzay, karanlık madde olarak bilinen görünmez bir madde formuyla da doludur. Gökbilimciler artık normal, görünür maddenin evrenin sadece yüzde 5’ini oluşturduğunu, esrarengiz karanlık madde ve karanlık enerjinin sırasıyla yüzde 26 ve yüzde 69’unu oluşturduğunu biliyorlar. Başka bir deyişle, gökbilimciler evrenin yaklaşık yüzde 95’inin gerçekten neyden yapıldığını gerçekten anlamıyorlar.

Ve keşiflerinden on yıllar sonra bile, bilim adamları hala evrenimizi yöneten “karanlık” güçler hakkında şaşırtıcı derecede az şey biliyorlar. Riess, “Karanlık maddeyi ve karanlık enerjiyi anlamak ve ölçmek zor” diyor. “Karanlık bir odada çarpıştığınızı, ara sıra bir file dokunduğunuzu, hiç görmediğinizi ve onun ne olduğunu, neye benzediğini [anlamaya çalıştığınızı] hayal edin.”

Ancak karanlık oda evrenin boyutundadır ve astronomlar file dokunmak yerine sadece diğer nesneler üzerindeki etkilerini görebilirler. Gökbilimciler, karanlık maddenin yerçekimsel olarak görünür madde ile etkileşime girdiğini görebilirler, bu nedenle onun bir veya daha fazla bilinmeyen parçacıktan oluştuğundan şüphelenirler. Karanlık enerji, evrenin beşinci bir temel gücü olabilir. (Bilinen dördü: zayıf kuvvet, güçlü kuvvet, yerçekimi ve elektromanyetizmadır.) Ancak kesin özellikleri hala bir sır, özellikle de karanlık enerji rastgele kendini açmış gibi göründüğü için. Riess, en son ölçümlerin karanlık enerjinin gerçekten bu ivmeyi yaklaşık 5 ila 6 milyar yıl önce başlattığını ve o zamandan beri baskın güç olduğunu gösterdiğini söylüyor.

Karanlık enerjinin en basit açıklaması, uzayın kendisinin içsel enerjisi olmasıdır. Albert Einstein, görelilik teorisini ortaya koyarken başlangıçta düz bir evrene izin vermek için böyle bir kavram ortaya koydu. Einstein’ın sözde kozmolojik sabiti, ne çöken ne de genişlemeyen bir evrene izin vermek için çekici yerçekimi kuvvetine karşı koyan itici bir kuvvettir. Ama sonunda Einstein, Edwin Hubble’ın evrenin genişlediğini gözlemledikten sonra kavramını reddetti. 1990’larda Nobel ödüllü süpernova çalışması, kozmolojik sabiti yeniden canlandırdı ve onu karanlık enerjiyle ilişkilendirdi.

Karanlık enerjinin gizemi İleride ne var

Riess, bu karanlık enerji bulmacasını nihayetinde çözmek için bilim insanlarının ölçümlerden daha fazlasına ihtiyaç duyacağını söylüyor. Dünyanın en iyi teorik fizikçileri, evrenin tüm yönlerini tam olarak açıklayan büyük bir birleşik fizik teorisi oluşturmaya çalıştılar. Ancak şu ana kadar, teorisyenlerin karanlık enerjiyi de açıklayacak herhangi bir teori için birleşmelerinin gerekli olduğuna inanmalarına rağmen, yerçekimi ve kuantum fiziği birbirine uymuyor gibi görünüyor.

Ancak bilim adamlarının çözebildiği bir şey, karanlık enerjinin uzak gelecekte evren üzerinde sahip olacağı derin etkidir.

Evren yaşlandıkça karanlık enerjinin katkısı artarsa, evren zaman içinde giderek daha hızlı genişleyecektir. Yerel Grubumuzun ötesindeki diğer gökadalar ki bunlar Milkomeda lakaplı tek bir dev gökadada birleşecek sonunda o kadar büyük mesafelere fırlatılacak ki, güneş sistemimizin uzak gelecekteki sakinleri onları göremeyecek.

Aslında, karanlık enerjiyi keşfeden her iki ekiple birlikte çalışan Berkeley, California Üniversitesi’nden bir gökbilimci olan Alexei Filippenko, “Tüm kayıtlar kaybolursa, gelecekteki uygarlıklar diğer galaksileri asla bilemeyebilir” diyor. Onlar için “[Evren] soğuk, karanlık ve yalnız bir yer olacak” diyor.