Evrenin genişlemesi her yönde aynı olmayabilir

evrenin-genislemesi

Kozmolojinin temel fikirlerinden biri, yeterince büyük mesafelere bakarsanız her yönün aynı görünmesidir. NASA’nın Chandra X-ışını Gözlemevi ve ESA’nın XMM-Newton’undan alınan verileri kullanan yeni bir çalışma, bu temel düşünceye adeta meydan okuyor.

ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA)’nın paylaştığına göre, bu gözlemevlerinden X-ışını verilerini kullanan astronomlar, yüzlerce galaksi kümesi ve bunların görünür özelliklerinin gökyüzünde nasıl farklılaştığını inceledi.

İZOTROPİK EVREN ANLAYIŞI DEĞİŞEBİLİR

Bonn Üniversitesi’nden çalışmaya öncülük eden bilim insanı Konstantinos Migkas, “Kozmolojinin sütunlarından biri, evrenin izotropik olmasıdır, yani her yönde aynıdır. Çalışmalarımız, bu sütunda çatlaklar olabileceğini gösteriyor.” dedi.

Astronomlar genellikle Büyük Patlama’dan (Big Bang) sonra evrenin sürekli genişlediği konusunda hem fikirler. Bu genişleme genellikle fırınlanmış bir kuru üzüm ekmeğine benzetilir. Ekmek pişerken, galaksi ve galaksi kümeleri gibi kozmik nesneleri temsil eden kuru üzümlerin tümü, alanı temsil eden somun genişledikçe birbirinden uzaklaşır. Eşit bir karışımla, genişleme izotropik bir evrende olması gerektiği gibi her yönde eşit olmalıdır. Ancak, yeni sonuçlar bu tabloya uymayabilir.

EVRENİN GENİŞLEMESİNDE FARKLILIK İHTİMALİ

Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi’nde görevli olan çalışmanın yazarlarından Gerrit Schellenberger, “Küme gözlemlerimize dayanarak, hangi yöne baktığımıza bağlı olarak evrenin ne kadar hızlı genişlediğinde farklılıklar bulmuş olabiliriz. Bu, bugün kozmolojide kullandığımız en temel dayanaklardan biri ile çelişecektir.”görüşünü paylaştı.

Bilim adamları daha önce evrenin her yönde aynı olup olmadığı konusunda birçok analiz yaptı. Bunlara patlayan yıldızların optik gözlemleri ve galaksilerin kızılötesi çalışmaları da dahil. Bu önceki çabaların bazıları, evrenin izotropik olmadığı konusunda olası kanıtlar üretti.

YENİ VE BAĞIMSIZ BİR TEKNİK

Yürütülen son test güçlü, yeni ve bağımsız bir teknik kullanıyor. Bir galaksi kümesini kaplayan sıcak gazın sıcaklığı ile kümenin X-ışını parlaklığı olarak bilinen X-ışınlarının miktarı arasındaki ilişkiden yararlanılıyor. Bir kümedeki gazın sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, X-ışını parlaklığı o kadar yüksek olur. Küme gazının sıcaklığı ölçüldüğünde, X-ışını parlaklığı tahmin edilebilir. Bu yöntem, evrenin genişleme hızı dahil olmak üzere kozmolojik miktarlardan bağımsızdır.

Görsel: NASA

X-IŞINI PARLAKLIĞINI TAHMİN ETTİLER

Bilim insanları, bu tekniği kullanarak kümelerin X-ışını parlaklığını tahmin ettikten sonra, evrenin genişleme hızı da dahil olmak üzere kozmolojik miktarlara bağlı farklı bir yöntem kullanarak parlaklıkları hesapladılar. Sonuçlar, araştırmacılara tüm gökyüzünde görünür genişleme hızları verdi. Bu da, evrenin bazı yönlerde diğerlerinden daha hızlı hareket ettiğini gösteriyor.

Önerilen içerik:  2019 Nobel Fizik Ödülü 3 bilim insanına verildi

Ekip ayrıca bu çalışmayı, farklı teknikler kullanarak izotropi eksikliğinin belirtileri olan diğer grupların çalışmalarıyla karşılaştırdı. En düşük genişleme oranının yönü konusunda iyi bir uyuma varıldı.

Çalışmanın yazarları, kozmolojiyi içeren sonuçlar için iki olası açıklama getirdi. Bu açıklamalardan biri, büyük galaksi küme gruplarının birlikte hareket ediyor olabileceğidir, fakat, kozmik genişlemeden dolayı değil. Örneğin, yakındaki bazı kümelerin, diğer galaksi küme gruplarının çekimi ile aynı yönde çekilmesi mümkündür. Hareket yeterince hızlı olursa, kümelerin parlaklığını tahmin etmede hatalara yol açabilir.

850 MİLYON IŞIK YILI…

Bu tür ilişkili hareketler, farklı yönlerde farklı genişleme hızlarının ortaya çıkmasını sağlayacaktır. Astronomlar, 850 milyon ışık yılından daha kısa mesafelerde karşılıklı çekim etkisinin nesnelerin hareketini kontrol ettiği bilinen nispeten yakın galaksilerde benzer etkiler gördüler. Bununla birlikte, bilim insanları evrenin genişlemesinin, bu yeni çalışmada 5 milyar ışık yılına kadar daha büyük mesafelerde kümelerin hareketine egemen olmasını beklediler.

İkinci olası açıklama, evrenin aslında her yönde aynı olmadığıdır. Merak uyandıran bir neden, karanlık enerjinin, yani evrenin genişlemesinin hızlanmasını sağlayan gizemli kuvvetin tek başına homojen olmaması olabilir. Başka bir deyişle, farklı genişleme oranlarına yol açan X-ışınlarının, karanlık enerjinin evrenin bazı kısımlarında daha güçlü olduğunu ortaya çıkarabilir.

EKMEK BENZETMESİ

Bonn Üniversitesi’nden çalışmanın yazarı Thomas Reiprich, “Bu, ekmeğin içindeki maya eşit şekilde karıştırılmamışsa olur.” benzetmesini yaptı. Reiprich, bu durumun sonucunda ekmeğin bazı yerlerinde diğerlerinden daha hızlı genişleme olacağını ifade etti ve ekledi: “Karanlık enerjinin, evrenin farklı bölümlerinde farklı güçlere sahip olması, dikkat çekici olur. Bununla birlikte, diğer açıklamaların üstünü çizmek ve inandırıcı bir durum oluşturmak için çok daha fazla kanıt gerekecektir.”

Görsel: NASA

Bu iki kozmolojik açıklamanın her ikisinin de önemli sonuçları olacaktır. Galaksi kümelerinin X-ışını çalışmaları da dahil olmak üzere kozmolojideki birçok çalışma, evrenin izotropik olduğunu ve burada hareket edilen mesafelerde kozmik genişlemeye kıyasla ilişkili hareketlerin ihmal edilebilir olduğunu varsayıyor.

Ekip, analizleri için 313 galaksi kümesi örneğini kullandı. Bunlardan 237’si, Chandra X-ışını Gözlemevi tarafından gözlemlendi; 76’sı ise X-ışını uzay gözlemevi olan XMM-Newton tarafından elde edildi.