Karanlık Enerji Araştırması ve Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı’ndan elde edilen veriler, karanlık enerjinin aslında değişiyor olabileceğine dair ipuçları vererek kozmoloji topluluğunda büyük heyecana neden oldu.
Sedef Çakır
GazeteBilim Yazı İşleri
Karanlık enerji, evrenin gittikçe artan bir hızla genişlemesine neden olan şey için kullanılan terim olup evrenin en büyük gizemlerinden biri olma özelliğini koruyor.
Günümüzde en yaygın olarak kabul edilen teori, karanlık enerjinin sabit olduğunu ve boş uzayın enerjisinin kozmik hızlanmayı yönlendirdiğini öne sürüyor.
Ancak geçen yıl, Karanlık Enerji Araştırması (Dark Energy Survey) ve Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı’ndan (Dark Energy Spectroscopic Instrument) elde edilen veriler, karanlık enerjinin aslında değişiyor olabileceğine dair ipuçları vererek kozmoloji topluluğunda büyük heyecana neden oldu.
Chicago Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Onursal Profesörü Josh Frieman konu hakkında, “Bu, karanlık enerjinin Einstein’ın 100 yılı aşkın bir süre önce ortaya attığı kozmolojik sabit olmadığının, aksine yeni ve dinamik bir olgunun ilk göstergesi olacaktır.” diyerek açıklamada bulundu.
Physical Review D’de yayımlanan yeni bir makalede, Chicago Üniversitesinde NASA Hubble Burs Programı Einstein Bursiyeri olan astronomi ve astrofizik uzmanı Anowar Shajib ile Josh Frieman, mevcut birçok gözlem kaynağından elde edilen verileri birleştirerek, dönüşen karanlık enerjinin dinamik modellerinin, verileri kozmolojik sabitten daha iyi açıkladığını ortaya koydu. Eğer öyleyse, modellerine göre elektronun kütlesinden kat kat daha küçük, henüz keşfedilmemiş bir parçacık var olabilir.
Chicago Üniversitesi, makalelerinde açıkladıkları yeni modeller, bu sonuçların olası etkileri ve bundan sonrasında neler olabileceği hakkında Shajib ve Frieman ile konuştu.
Evrenin incelenmesinde karanlık enerji neden önemlidir?
Frieman: Artık evrende ne kadar karanlık enerji bulunduğunu tam olarak biliyoruz, fakat onun ne olduğuna dair fiziksel bir açıklamamız yok. En basit hipotez, bunun boş uzayın enerjisi olduğu yönündedir ki bu durumda zaman içinde değişmez olurdu. Bu fikir, geçen yüzyılın başlarında Einstein, Lemaître, de Sitter ve başka birçok isme kadar uzanır.
Evrenin %70’inin ne olduğuna dair neredeyse hiçbir fikrimizin olmaması biraz utanç verici. Ve her ne ise, evrenin gelecekteki dönüşümünü belirleyecek.
Kozmologların karanlık enerjinin dönüşüyor olabileceğini düşünmesine yol açan son bulgular nelerdir?
Shajib: 1990’larda keşfedilmesinden bu yana bazı gözlemsel tutarsızlıkları çözmek için karanlık enerjinin dinamik doğasına ilgi vardı, fakat yakın zamana kadar en büyük ve en güvenilir veri setlerinin çoğu, standart olarak kabul edilen, dönüşmeyen bir karanlık enerji modeliyle uyuşuyordu.
Ancak geçen yıl, Karanlık Enerji Araştırması (Dark Energy Survey), Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ve Planck deneylerinden elde edilen süpernova, baryon akustik salınımı ve kozmik mikrodalga arka plan verilerinin birleşimi, dönüşen karanlık enerjiye olan ilgiyi güçlü bir şekilde yeniden canlandırdı. Bu veri setlerinin birleşimi, standard olan ve dönüşmeyen karanlık enerji modeliyle ciddi bir tutarsızlık gösterdi.
Frieman: Bu araştırmalardan elde edilen veriler, kozmik genişlemenin tarihini (evrenin geçmişte farklı dönemlerde ne kadar hızlı genişlediğini) ortaya çıkarmamıza olanak sağlıyor. Eğer karanlık enerji zamanla değişiyorsa, bu tarih karanlık enerjinin sabit olduğu duruma göre farklı olacaktır.
Kozmik genişleme tarihine dair sonuçlar, son birkaç milyar yıl içinde karanlık enerjinin yoğunluğunun yaklaşık %10 oranında azaldığını gösteriyor. Bu çok büyük bir düşüş olmayıp, diğer madde ve enerji yoğunluklarına kıyasla çok daha küçük olsa da, yine de dikkate alınmalı.
Bu çalışmanın amacı neydi ve genel bulgular neler oldu?
Shajib ve Frieman: Bu çalışmanın amacı, dönüşen karanlık enerjiye dair fiziksel bir modelin öngörülerini en güncel veri setleriyle karşılaştırmak ve bu karşılaştırmadan karanlık enerjinin fiziksel özelliklerini ortaya çıkarmaktı.
Ortaya koyduğumuz makalemizde, dönüşen karanlık enerjiye yönelik fizik tabanlı modelleri doğrudan verilerle karşılaştırıyor ve bu modellerin mevcut verileri standart dönüşmeyen karanlık enerji modelinden daha iyi açıkladığını keşfediyoruz.
Buna ek olarak, Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı (Dark Energy Spectroscopic Instrument) ve Vera Rubin Gözlemevinin Uzay ve Zaman Miras Araştırması (Legacy Survey of Space and Time) gibi yakın gelecekteki araştırmaların, bu modellerin doğru olup olmadığını ya da bunun yerine karanlık enerjinin gerçekten sabit olup olmadığını kesin olarak söyleyebileceğini gösteriyoruz.
Çalışmanızdaki yeni modeller, mevcut modellere kıyasla karanlık enerjinin davranışını neden daha iyi açıklıyor?
Frieman: Bu modeller, “aksiyon” adı verilen varsayımsal parçacıklara dair parçacık fiziği teorilerine dayanıyor. Aksiyonlar ilk olarak 1970’lerde, güçlü etkileşimlerin gözlemlenen bazı özelliklerini açıklamaya çalışan fizikçiler tarafından öne sürüldü. Günümüzde aksiyonlar, karanlık madde için makul adaylar olarak kabul ediliyor ve dünya çapında, aralarında Fermi Lab ve Chicago Üniversitesinden fizikçilerin de bulunduğu birçok araştırma grubu tarafından aktif olarak aranıyor.
Makalemizdeki modeller, karanlık madde değil, karanlık enerji gibi davranacak farklı ve son derece hafif bir aksiyon versiyonuna dayanıyor. Bu modellerde, kozmik tarihin ilk birkaç milyar yılı boyunca karanlık enerji aslında sabit kalacak, fakat sonrasında aksiyon (tıpkı eğimli bir arazide duran bir topun serbest bırakılıp yuvarlanmaya başlaması gibi) dönüşmeye başlayacak ve yoğunluğu yavaş yavaş azalacak. Veriler de görünüşe göre bu senaryoyu ortaya koyuyor.
Yani veriler, doğada elektrondan yaklaşık 38 ölçek daha hafif yeni bir parçacığın varlığına işaret ediyor.
Elde etttiğiniz bu verilerin, kozmik genişlemeyi anlamamız açısından ne gibi sonuçları var?
Shajib: Bu modellerde, karanlık enerjinin yoğunluğu zamanla azalıyor. Karanlık enerji evrenin hızlanan genişlemesinin nedeni olduğu için, eğer yoğunluğu azalırsa hızlanmanın da zamanla azalmasını bekleriz.
Evrenin çok uzak geleceğini düşündüğümüzde, karanlık enerjinin farklı özellikleri farklı sonuçlara sebebiyet verebilir. Bu sonuçların iki uç noktası şunlardır: Büyük Yırtılma (Big Rip) – hızlanan genişleme öyle bir noktaya ulaşır ki her şeyi, hatta atomları bile parçalar; ve Büyük Çöküş (Big Crunch) – evren bir noktada genişlemeyi durdurur ve tekrar çöker, bu da tersine çevrilmiş bir Büyük Patlama (Big Bang) gibi görünür.
Modellerimiz, evrenin bu iki uç senaryodan da kaçınacağını öne sürüyor. Evren, milyarlarca yıl boyunca hızlanarak genişlemeye devam edecek ve bunun sonucunda soğuk, karanlık bir evren, yani Büyük Donma (Big Freeze) meydana gelecek.
Bu sonuçlar hakkında sizi en çok heyecanlandıran şey nedir?
Frieman: 2003 yılında Karanlık Enerji Araştırması üzerinde çalışmaya başladığımızda, amacımız karanlık enerjinin sabit mi yoksa değişken mi olduğunu belirlemek için özelliklerini sınırlandırmaktı.
Yirmi yıl boyunca veriler, karanlık enerjinin sabit olduğunu gösterdi. Bu sorudan neredeyse vazgeçmiştik çünkü veriler sürekli olarak bu varsayımı destekliyordu. Fakat şimdi, 20 yılı aşkın bir sürenin ardından, karanlık enerjinin değişiyor olabileceğine dair ilk ipucuna sahibiz. Eğer gerçekten dönüşüyorsa, bu tamamen yeni bir şey olmalı ve temel fiziğe dair anlayışımızı değiştirecek. Bu his, en başta olduğumuz noktayı hatırlatıyor.
Bu ipuçlarının yanlış olduğu da ortaya çıkabilir, ancak o soruyu yanıtlamanın eşiğinde olabiliriz ve bu oldukça heyecan verici.
Shajib: Bu makale için, Karanlık Enerji Araştırması (Dark Energy Survey), Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı (Dark Energy Spectroscopic Instrument), Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması (Sloan Digital Sky Survey), Time-Delay COSMOgraphy, Planck ve Atacama Kozmoloji Teleskobu’ndan elde edilen tüm büyük veri setlerini topladık ve bunları bir araya getirerek bugüne kadarki en net karanlık enerji ölçümünü elde ettik.
Tüm bu ölçümler kapsamlı deneylerden elde edildi, bu yüzden bir bakıma, kozmoloji topluluğunun bir bütün olarak ortaya koyduğu kolektif bilgiyi temsil ediyorlar.
Yapılan bu çalışma hakkında, Prof. Dr. Sıtkı Çağdaş İnam GazeteBilim’e özel açıklamalarda bulundu:
“Bu çalışma, evrenin ivmelenerek genişlemesine yol açan, henüz yapısı ve özellikleri hakkında bir görüş birliği bulunmayan ve bir yandan da evrenin %70’ini oluşturduğunu bildiğimiz karanlık enerji hakkında. Çalışmadaki yeni bulgu, karanlık enerjinin, daha önceki genel kanının aksine, evren yaş aldıkça evriliyor ve yoğunluğunun azalıyor olması.
Elbette bu bulgunun gelecek çalışmalarla ve yeni gözlemsel bulgularla da desteklenmesi gerek. Yine de, ivmelenerek genişleyen evren söz konusu olduğunda karanlık enerjinin evriliyor olma ihtimali bile dikkat çekici. Eğer durum böyleyse, ivmelenmenin zamanla azalması ve hatta bir yerden sonra genişleme oranının azalması bile söz konusu olabilir. Bunun evrenin uzak geçmişini öngörmek yönünden ne gibi sonuçları olacağını şimdilik kestirmek zor olsa da çalışmanın konuyla ilgili ufuk açıcı bir yönü olduğunu belirtmeliyim.”
Kaynakça:
Is dark energy evolving? Astrophysicists consider the possibilities
Son Erişim Tarihi: 21/09/2025
