Evren yavaşlamaya mı başladı? Süpernova yaş etkisi karanlık enerjiyi sorgulatıyor

Son çeyrek yüzyılın kozmolojisi, evrenin giderek hızlanarak genişlediği fikri üzerine kuruldu. Bu kabulün arkasında, karanlık enerji adı verilen ve bir tür karşı kütleçekimi gibi davranan gizemli bir etken var. Güney Kore'deki Yonsei Üniversitesi'nden Prof. Young-Wook Lee liderliğindeki bir ekip ise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'de yayımladığı çalışmayla bu tabloyu sarsan bir iddia ortaya koydu: Evren bugün hızlanmıyor, aksine yavaşlayan bir genişleme evresine girmiş olabilir. Doğrulanırsa bu, karanlık enerjinin keşfinden bu yana kozmolojideki en büyük paradigma değişikliklerinden biri olacak.

Standart mumlar ve 2011 Nobel Ödülü

Evrenin genişleme hızını ölçmenin en güçlü yollarından biri, Ia türü süpernovalardır. Bu patlamalar, beyaz cüce yıldızların belirli bir kütle sınırını aşarak patlamasıyla oluşur ve tepe parlaklıklarının birbirine çok yakın olduğu kabul edilir. Gökbilimciler bu yüzden onlara "standart mum" der: Gerçek parlaklığı bilinen bir ışık kaynağının ne kadar sönük göründüğü, uzaklığını verir.

1998'de iki bağımsız ekip, uzak süpernovaların beklenenden daha sönük göründüğünü buldu. Bu, evrenin genişlemesinin hızlandığı anlamına geliyordu. Keşif, 2011 Nobel Fizik Ödülü'nü Saul Perlmutter, Brian Schmidt ve Adam Riess'e kazandırdı. Hızlanmanın nedeni olarak öne sürülen karanlık enerji, bugün standart kozmoloji modeli olan ΛCDM'nin temel bileşenlerinden biri. Modelde karanlık enerji, Einstein'ın kozmolojik sabiti, yani zamanla değişmeyen bir enerji yoğunluğu olarak temsil ediliyor.

Ata yıldızın yaşı parlaklığı değiştiriyor

Yonsei ekibinin itirazı, standart mumların sanıldığı kadar standart olmadığı noktasında. Araştırmacılara göre Ia türü süpernovalar, ata yıldızlarının yaşından güçlü biçimde etkileniyor. Parlaklık standartlaştırmasından sonra bile genç yıldız nüfuslarından gelen süpernovalar sistematik olarak daha sönük, yaşlı nüfuslardan gelenler ise daha parlak görünüyor.

Ekip, 300 ev sahibi galaksiden oluşan çok daha geniş bir örneklemle bu etkiyi yüzde 99,999 güven düzeyinde doğruladığını belirtiyor. Bu durumda uzak süpernovaların sönüklüğü yalnızca kozmolojik etkilerden değil, yıldız astrofiziğinden de kaynaklanıyor olabilir. Çünkü uzak, yani geçmişteki galaksilerde yıldızlar ortalama olarak daha genç; bu da o galaksilerdeki süpernovaların, evrenin genişlemesinden bağımsız olarak daha sönük görünmesine yol açabilir.

DESI ile aynı yönü gösteren sonuç

Bu sistematik sapma düzeltildiğinde süpernova verileri artık kozmolojik sabitli ΛCDM modeline uymuyor. Bunun yerine, Karanlık Enerji Spektroskopi Aleti DESI'nin baryon akustik salınımları ve kozmik mikrodalga arka plan verilerinden türettiği yeni modelle çok daha iyi uyuşuyor. Baryon akustik salınımları, kabaca Büyük Patlama'nın ardından evrene yayılan ses dalgalarının galaksilerin dağılımında bıraktığı iz olarak tanımlanabilir.

• Düzeltilmiş süpernova verileri ve yalnızca BAO ile kozmik mikrodalga arka plana dayanan sonuçlar, karanlık enerjinin zamanla zayıfladığına işaret ediyor.
• Düzeltilmiş süpernovalar BAO ve kozmik mikrodalga arka plan verileriyle birleştirildiğinde ΛCDM, araştırmacılara göre çok yüksek bir anlamlılıkla dışlanıyor.
• En şaşırtıcı sonuç: Birleşik analiz, evrenin bugün hızlanmadığını, yavaşlayan bir genişlemeye çoktan geçtiğini gösteriyor.

Lee, DESI'nin temel sonuçlarının düzeltilmemiş süpernova verileriyle elde edildiğini ve bu nedenle evrenin gelecekte yavaşlayacağı ama bugün hâlâ hızlandığı sonucuna varıldığını hatırlatıyor. Yaş düzeltmesi uygulandığında ise yavaşlamanın şimdiden başladığı görülüyor.

Çalışmanın gündeme getirdiği bir başka konu da Hubble gerilimi. Evrenin bugünkü genişleme hızı, yakın evrendeki ölçümlerle ve erken evrenden gelen kozmik mikrodalga arka plan verileriyle hesaplandığında birbirini tutmayan sonuçlar veriyor. Araştırmacılar, karanlık enerjinin zamanla değiştiği bir modelin bu uyuşmazlığın çözümüne de katkı sağlayabileceğini düşünüyor.

Kesin yanıtı Rubin verecek

İddia, kozmoloji camiasında temkinle karşılanıyor. Süpernova parlaklıklarının ev sahibi galaksinin özelliklerine bağlılığı uzun süredir tartışılan bir konu ve farklı ekipler bu etkinin büyüklüğü konusunda farklı sonuçlara ulaşmış durumda. Yonsei ekibi bu nedenle yalnızca genç ve yaşları benzer ev sahibi galaksilerdeki süpernovaları kullanan, "evrimden bağımsız" bir test yürütüyor; ilk sonuçların ana bulguyu desteklediği belirtiliyor.

Çalışmanın ortak yürütücülerinden araştırma profesörü Chul Chung'a göre asıl sınav önümüzdeki beş yıl içinde gelecek. Şili And Dağları'ndaki Vera C. Rubin Gözlemevi, 20 binden fazla yeni süpernova ev sahibi galaksisi keşfedecek ve bunların yaşlarının hassas ölçümü süpernova kozmolojisinin çok daha sağlam biçimde sınanmasını sağlayacak. Evrenin geleceği, sonsuz bir hızlanma mı yoksa yavaş yavaş frenlenen bir genişleme mi olacak; bu sorunun yanıtı, bir zamanlar evrenin hızlandığını gösteren süpernovaların kendisinde yatıyor.