Evrenin genişleme hızına ilişkin büyük anlaşmazlık James Webb Uzay Teleskobu ile daha da derinleşiyor. Hubble gerilimi, çağımızın en büyük ve en çekişmeli kozmik tartışmalarından birine konu olan eşsiz bir muammadır.
Bu ifade, bilim insanlarının kozmosun her yönde dışa doğru genişlediğinin farkında olmalarına rağmen, ne kadar hızlı genişlediğini tam olarak belirleyemedikleri gerçeğini tanımlamaktadır. Sonuç olarak evren hakkındaki bilgilerimizde oldukça büyük bir boşluk var.
Araştırmacılar 12 Eylül Salı günü, JWST’nin ilk kez bu duruma el attığını, ancak bilmeceye ışık tutamadığını bildirdi. Aslında, JWST bunu daha da somut hale getirdi.
Evrenin Genişleme Hızının Belirlenmesiyle İlgili Sorun Nedir?
Özünde, evrenin genişleme hızını belirlemede kilit bir faktör olan Hubble sabitinin gerçek değerini bulmak, Hubble gerilimini kesin olarak azaltmak için gereklidir. Ancak, bazı nedenlerden dolayı, sabit teorik modellerimiz tarafından öngörüldüğü gibi davranmıyor gibi görünüyor.
Modellerin çoğuna göre Hubble sabiti megaparsek başına yaklaşık 68 km/s (km/s/Mpc) olmalıdır. Bağlam için, bir megaparsek 1,000 parsek veya yaklaşık 3,260 ışık yılıdır.
Bununla birlikte, evrenin dört bir yanındaki yıldızlara ve galaksilere baktıktan sonra, bazı bilim insanları sabitin 69,8 km/s/Mpc olduğunu tahmin ederken, diğerleri ölçüm tekniğine bağlı olarak 74 km/s/Mpc kadar yüksek olduğunu bulmuşlardır. Diğerleri ise bu ikisinin ortasında bir yerde duran öneriler sunmuşlardır.
Bu uyumsuzluk, araçlarımızın yeterince akıllı olmadığını ya da teorik tahminlerimizde önemli ölçüde yanıldığımızı gösterebilir. Başka bir deyişle, dünyaya ilişkin mevcut anlayışımızın temelini oluşturan modeller eksik olabilir mi?
Kaliforniya’daki Kavli Teorik Fizik Enstitüsü, 2019 yılında bu sorunu resmi olarak çözmeye çalışmak üzere önde gelen fizikçilerden oluşan ünlü bir toplantıya ev sahipliği yaptı. Sonuç bir baş ağrısıydı.
Parçacık fizikçisi David Gross, “Biz buna gerilim ya da sorun demezdik, kriz derdik” dedi. O zamandan beri, bilim insanları nerede hata yapmış olabileceklerini belirlemek için titizlikle çalıştılar ve burada görüntüleyebileceğiniz Hubble geriliminin potansiyel nedenlerinin bir listesini işaretlediler.
JWST’nin bulgularına geri dönecek olursak: Uzay gözlemevi bu listeye bir madde daha ekledi. Özetle, iddia edilen krizin muhtemelen teleskop kardeşi olan ve son derece yerinde bir isim taşıyan Hubble Uzay Teleskobu tarafından sağlanan okumalarla ilgili teknik sorunların bir sonucu olmadığını gösterdi.
Bu önemlidir çünkü Hubble gözlemleri ya da daha spesifik olarak Cepheid yıldızlarının Hubble gözlemleri, bilim insanları tarafından Hubble sabitini çözmek için en sık kullanılan özelliklerden biridir.
Johns Hopkins Üniversitesi ve Uzay Teleskopu Bilim Enstitüsü’nden Adam Riess yaptığı açıklamada, “Webb ölçümleri, Hubble’ın Cepheid fotometrisindeki sistematik hataların mevcut Hubble geriliminde önemli bir rol oynamadığına dair şimdiye kadarki en güçlü kanıtı sağlıyor” dedi.
Hubble’ın yıldız parlaklıklarını inanılmaz bir hassasiyetle ölçme yeteneği, onu Hubble gerilimini çözme çabasında çok önemli bir araç haline getiriyor. Gezegenimizin puslu kalkanı tarafından engellenen yer tabanlı gözlemevlerinin aksine, gezegenin puslu atmosferinin üzerinde bulunduğu için bunu başarıyor.
Işığın değişmez hızının farkında olduğumuz için, bu tür parlaklıklar bu yıldızlar arasındaki mesafeyi ve ışıklarının bize ulaşmasının ne kadar sürdüğünü belirlememize yardımcı olabilir. Belirli hesaplamalardan sonra araştırmacılar, çok sayıda yıldızdan toplanan bu tür verilerin Hubble sabitinin belirlenmesinde yararlı olabileceği sonucuna vardılar.
Riess’e göre, “Hubble’ın 1990’da fırlatılmasından önce evrenin genişleme hızı o kadar belirsizdi ki, astronomlar evrenin 10 milyar mı yoksa 20 milyar yıldır mı genişlediğinden emin değillerdi.”
Evrenin genişleme hızını daha da aydınlatmak için bilim insanları Hubble’ı sıklıkla Cepheid yıldızlarına odaklanmak için kullanıyor. Bu süperdev yıldızlar Güneş’in neredeyse 100.000 katı parlaklığa sahiptir.
Galaksilerin 100 milyon ışık yılı ya da daha uzak mesafelerini hesaplamak için “altın standart araç” olduklarını belirten Riess, bu gözlemlerin “Hubble sabitini belirlemek için çok önemli bir adım” olduğunu ifade etti.
Riess ayrıca Cepheid’lerin değişen parlaklıklarını ortaya çıkaran titreşimlerini ya da boyutlarındaki genişleme ve daralmaları da vurguladı. Daha uzun süreler boyunca doğal olarak daha parlak oldukları için, daha uzun sürelerin temel parlaklıklar ve nihayetinde daha doğru gözlemler sağladığını söyledi.
Sonuç olarak teleskop, Hubble’ın atmosferimizin üzerindeki konumu nedeniyle 100 milyon ışık yılından daha uzak galaksilerdeki belirli Cepheidleri tanıyabilir. Bu da bize bu galaksilerin parlaklık değişimlerinin zaman aralığını hesaplama imkanı veriyor. Bununla birlikte, Hubble’ın sınırlamaları vardır.
Elektromanyetik spektrumun kırmızı ucunun ötesinde yer alan ve insan görüşü için hala görünmez olan kızılötesi ışık dalga boyları, onun tarafından tam olarak tespit edilemez. Burada gördüğümüz Cepheid parlaklığı Hubble’ın görüş alanındaki diğer yıldızlarla karışmıştır, çünkü ne yazık ki kırmızı ışık görüşü mavi ışık görüşü kadar keskin değildir.
Uzaktaki şeylere bakarken, kızılötesi görüş çok önemlidir çünkü başlangıçta, bu kaynaklardan gelen ışık Dünya’daki konumumuza doğru ilerlerken uzar. Önceden kısa, mavimsi olan dalga boyları daha uzun, kızıl olanlara dönüşür. Aslında “kırmızıya kaymış galaksiler” adı da buradan gelir ve Dünya’daki görüş noktamızdan spektrumun bu ucundan daha uzakta olan bölgelere atıfta bulunur.
Bir Cepheid yıldızlararası bir pelerinle kaplanmış olsaydı bize daha sönük görünürdü çünkü sadece kızılötesi ışık tozdan zarar görmeden geçebilir. Bu da, örneğin ışığının yakındaki başka bir Cepheid’den gelen ışıkla karışması veya bir yıldızın gerçekte olduğundan daha uzakta olduğu izlenimini vermesi riskini taşır.
Riess’e göre, bir doktorun kilonuzu, giysilerinizin ortalama ağırlığını tartı okumasından çıkararak belirlemesi gibi, ortalama karışım miktarını istatistiksel olarak hesaba katabiliriz. “Ancak bunu yapmak ölçümleri kirletir. Bazı insanların giysilerinin ağırlığı değişkenlik gösterir.
Kızılötesi evren, Dünya’dan yaklaşık 1 milyon mil (1,6 milyon kilometre) uzaklıkta bulunan 10 milyar dolarlık bu teleskop sayesinde gözler önüne serilecek.
Riess’e göre, 1685 Genel Gözlemciler programımızla, Webb operasyonlarının ilk yılında kozmik mesafe merdiveni olarak bilinen iki seviyede Hubble tarafından tanımlanan Cepheidlerin gözlemlerini topladık.
Ekibe göre ilk aşama, geometrik uzaklığı bilinen bir galaksideki Cepheid gözlemlerinin kalibre edilmesini içeriyordu. Bu galaksi NGC 4258 idi. Hubble’ın gözlemlerini esasen iki kez kontrol etmek için bir sonraki adım, yakın zamanda görülen ve parlak yıldız patlamaları olan Tip 1a süpernovaların ev sahibi galaksilerindeki Cepheidleri incelemekti.
Eğer Hubble yanılıyorsa, o zaman belki de neden bir tutarsızlık olduğunu nihayet anlayabiliriz. Ancak Hubble’ın gözlemleri doğruydu.
“Bana göre JWST, Hubble’ın Cepheid ölçümlerinin doğru olup olmadığı sorusuna etkili bir şekilde son verdi.” Riess bu açıklamayı Salı günü JWST’nin Bilimin İlk Yılı konferansında çalışmayı sunarken yaptı.
Ancak Nobel ödüllü araştırmacının bu durumu, algılanmaya başlandığı gibi bir sorun olarak görmediğini de belirtmek gerekir.
Konferans sırasında, “Hubble sabitinin ne olduğu umurumda değil. “En iyi araçlarımızın, en üst standartta olan araçlarımızın neden birbiriyle uyuşmadığını bilmek istiyorum” diyor.
Kaynak: space.com
