Gökbilimciler, on yıllardır uzayın her yöne aynı hızla, diğer deyişle yönbağımsız (isotropic) olarak genişlediğini varsaydılar. ESA’nın XMM-Newton, NASA’nın Chandra ve Alman-led ROSAT X-ışın uydularıyla elde edilen veriler, evrenbilimin bu önemli varsayımının yanlış olabileceğine işaret ediyor.
Almanya’nın Bonn Üniversitesi’nde doktora öğrencisi Konstantinos Migkas ve danışmanı Thomas Reiprich, uzayın genişlemesiyle ilgili yönbağımsızlık hipotezinin sınanması için gökbilimcilerin kullanabileceği yeni bir yöntem geliştirdiler. Yönbağımsızlık hipotezine göre, bazı yerel farklılıklar olsa da, evren büyük ölçeklerde her yönde aynı özelliklere sahip.
Temel fiziğin sağlam temellere oturtulmuş, geniş onama kazanmış olan yönbağımsızlık hipotezi mikrodalga ardalan ışınımı tarafından desteklenmiştir. Büyük Patlama’dan arda kalan mikrodalga ışınım, evrenin 380.000 yıl yaşındaykenki durumunu yansıtır. Kozmik mikrodalga ışınımı, evrenin erken yıllarda uzaydaki tekdüze dağılımı, evrenin hızla ve yönbağımsız genişleme geçirmiş olmasına işaret ediyor.
Ancak günümüz evreninde uzayın yönbağımsız genişlediği hipotezi geçerli olmayabilir.
Konstantinos, “Bonn ve Harvard Üniversitelerindeki çalışma arkadaşlarımızla yaptığımız çalışmada, günümüz evrenindeki 800 gökada kümesinin davranışını inceledik. Eğer
yönbağımsızlık hipotezi doğu olsaydı, uzayın tüm yönlerindeki gökada kümelerinin özellikleri aynı olacaktı. Ancak biz çok önemli farklılıklar gözledik” değerlendirmesini yaptı.
Gökbilimciler, gökada kümelerini kaplayan sıcak gazın X-ışın sıcaklık ölçümlerini kullanarak, elde ettikleri verileri gökada kümelerinin görünürdeki parlaklıklarıyla karşılaştırdılar. Aynı sıcaklıkta ve aynı uzaklıkta bulunan gökada kümelerinin aynı görünürdeki parlaklığa sahip olmaları gerekirdi. Ancak gökbilimcilerin gözlem verileri buna işaret etmiyor.
Thomas, “Aynı özelliklere ve benzer sıcaklıklara sahip gökada kümelerinin uzayın bir yönünde daha sönük diğer yönünde daha parlak olduğunu gördük. Aradaki fark yüzde 30 denli büyüktü. Bu farklar gelişigüzel değil, uzayın gözlediğimiz bölgelerine bağlı olarak belli bir desen gösteriyor” saptamasında bulundu.
Konstantinos ve çalışma arkadaşları, gökada kümelerinin uzaklıklarını değerlendirme ölçütü sunan ve yaygın olarak onanan kozmolojik modele meydan okumadan önce diğer olası açıklamaları da dikkate aldılar. Teleskopların görüşünü etkileyebilecek algılanamamış gaz ve toz bulutları belli bölgelerdeki gökada kümelerinin görünürdeki parlaklıklarını azaltmış olabilir. Ancak veriler bu senaryoyu desteklemiyor.
Uzayın bazı bölgelerindeki gökada kümelerinin dağılımı süper gökada kümelerinin devasa kütlelerinin neden olduğu gravitasyonel çekimden etkilenmiş olabilir. Bu hipotez de geçerli görünmüyor. Konstantinos, çalışma ekibinin elde ettikleri bulgunun beklenmedik, sürpriz bir bulgu olduğunu da dile getiriyor.
Konstantinos, “Eğer uzayın son birkaç milyar yıldaki genişlemesi, verilerimizin işaret ettiği gibi yönbağımlıysa (anisotropic), büyük bir paradigma değişikliğine neden olacaktır, çünkü özelliklerini çözümlemeye çalıştığımız her bir gökcisminin uzaydaki yönü dikkate alınmalıdır. Örneğin, günümüzde, çok uzaklardaki cisimlerin uzaklığını değerlendirirken bir dizi kozmolojik parametreler ve eşitlikler kullanıyoruz. Bu parametrelerin her yönde eşit olduğuna inanıyoruz. Eğer gözlem verilerinden ulaştığımız sonuç doğruysa, bu varsayım geçersizdir ve önceki dönemlerde sunduğumuz sonuçları yeniden gözden geçirmeliyiz” saptamasında bulunuyor.
ESA’daki XMM-Newton projesinden biliminsanı Norbert Schartel, “Bu devasa büyüleyici bir sonuç. Önceki çalışmalar günümüz evreninin tüm yönlerde aynı oranda, yönbağımsız genişlediğine işaret ediyordu, ancak yaptığımız çalışma -gökada kümelerinin X-ışın penceresinden yapılan sınama- çok büyük öneme ve gelecek araştırmalar için büyük gizilgüce (potansiyele) sahip olduğuna işaret ediyor” dedi.
Biliminsanları, evrenin genişlemesinde yönbağımlılığa işaret eden bu etkiye, evrenin gizemli bileşeni olan ve evrenin tüm erkesinin yaklaşık olarak yüzde 69 denlisini oluşturduğu ileri sürülen karanlık enerjinin neden olabileceği spekülasyonunda bulunuyorlar. Günümüzde, evrenin son birkaç milyar yıldaki ivmelenmiş genişlemesinden sorumlu tutulan karanlık enerji hakkında çok az şey biliniyor.
ESA’nın yakın gelecekte yapılacak olan Euclid adlı teleskobu, milyarlarca gökadanın görüntüsünü elde etme, evrenin genişlemesini, karanlık erkenin doğasını ve genişlemenin ivmesini doğru bir biçimde saptamak üzere tasarlandı. Bu teleskop, gelecekte evrenbilimdeki gizemleri çözmede yardımcı olabilir.
ESA’daki Euclid projesinde çalışan biliminsanı René Laureijs, şu saptamada bulundu: “Bulgular gerçekten çok ilginç, ancak çalışmadaki örnekler geniş kapsamlı sonuçlar çıkarmak için gerekli olan sayıdan göreli olarak az. Eldeki verilerle yapılabilecek en iyi çıkarsama bu, ancak geniş olarak onanmış olan evrenbilim modelini gerçekten gözden geçirmemiz için daha fazla veriye gereksinim var.”
Euclid gerçekten tam da bu gereksinimi karşılayabilir. 2022 yılında uzaya gönderilecek olan uydu, evreni değişik yönlerde farklı genişleten karanlık enerjiye ilişkin kanıt bulmanın yanı sıra, biliminsanlarının çok sayıda gökada kümelerinin özelliklerine ilişkin daha fazla veri elde etmelerini de sağlayıp, günümüz bulgularını ya destekler ya da yanlışlar.
Bu bağlamda ek veriler, Yer-ötesi fizik araştırmaları için Max Planck Enstitüsü tarafından yapılan X-ışın eROSITA aygıtından gelecektir. Son zamanlarda uzaya fırlatılan Alman-Rus yapımı Spektr-RG uydusundaki X-ışın eROSITA aygıtı, orta enerjili X-ışınlarında uzayın ilk kez taramasını yapacak, bugüne dek gözlenemeyen binlerce gökada kümelerini ve etkin gökada özeklerini keşfetme amacına odaklanacaktır.
Bu bağlamda ek bilgi aşağıdaki kaynaktan ve araştırmacılardan elde edilebilir:
– Probing cosmic isotropy with a new X-ray galaxy cluster sample through the LX−Tscaling relation, by K. Migkas et al. (2020) is published in Astronomy & Astrophysics (DOI: 10.1051/0004-6361/201936602).
– Konstantinos Migkas, Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Germany Email: kmigkas@astro.uni-bonn.de
– Thomas Reiprich, Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Germany Email: reiprich@astro.uni-bonn.de
– Norbert Schartel, XMM-Newton project scientist, European Space Agency Email: Norbert.Schartel@esa.int
– ESA Media Relations Email: media@esa.int
Kaynak: http://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rethinking_cosmology_Univ erse_expansion_may_not_be_uniform
