Araştırma: İkinci bir ‘Büyük Patlama’ gerçekleşmiş olabilir

Paul Sutter*

Kozmologların yaptığı yeni bir araştırmaya göre, kozmosumuzu gizemli karanlık maddeyle dolduran bir gölge, bir ‘Karanlık Büyük Patlama’ Büyük Patlama’ya eşlik etmiş olabilir. Bu olayın kanıtlarına ise uzay-zaman dokusunda oluşan dalgalanmaları inceleyerek ulaşabiliriz.

Kozmologların büyük bölümü, Büyük Patlama’nın ardından, evrenin başlangıç anlarında 'genişleme' (inflation) diye adlandırılan hızlı ve dikkat çekici bir genleşme dönemi yaşandığını düşünüyor. Hiç kimse bu genişlemeyi neyin tetiklediğini bilmiyor; fakat evrenin büyük ölçeklere yayılan aşırı geometrik düzlüğü gibi çeşitli gözlemleri izah etmek gerekiyor.

Genişleme, büyük olasılıkla uzay-zamanın tamamını emen temel bir varlık olan kimi egzotik kuantum alanlarından kaynaklanıyordu. Genişlemenin sonunda, bu alan, fizikçilerin çoğu zaman evrenin başlangıcıyla ilişkilendirdiği 'Sıcak Büyük Patlama’yı' tetikledi ve bir parçacık ve radyasyon yağmuruna dönüştü. Bu parçacıklar, kozmos yaklaşık 12 dakikalıkken ilk atomları meydana getirmek üzere birleşecek ve -yüz milyonlarca yıl sonra- yıldızlar ve galaksilerde yığılmaya başlayacaktı.

KOZMOLOJİK KARIŞIMIN BİR BİLEŞENİ DAHA: KARANLIK MADDE

Öte yandan, kozmolojik karışımın başka bir bileşeni daha var: Karanlık madde. Kozmologlar, bir kez daha karanlık maddenin ne olduğundan emin değil; ancak, normal madde üzerinde uyguladığı kütleçekimi etkisi sayesinde mevcudiyetinin delillerini görüyorlar. 

En basit modellerde görüldüğü kadarıyla, genişlemenin bitişi ve ardından yaşanan Sıcak Büyük Patlama, evreni bağımsız bir yol boyunca evrimleşen karanlık madde seline maruz bıraktı. Ne var ki, iki kozmoloğun şubat ayında bir ön baskı veritabanı olan arXiv adlı sitede yayınlanan bir makalede ifade ettiği üzere, bu varsayım sadece basitleştirme amacıyla geliştirildi. Bilim insanları, anlaşılması güç olan bu maddenin kütleçekimi etkisi uygulamaya yetecek zamanı olduktan sonraki, evrenin evriminin çok ileri dönemlerine dek karanlık maddenin var olduğuna ilişkin hiçbir kanıta rastlamadı. Hal böyleyken, Sıcak Büyük Patlama’da, evreni normal maddenin yanı sıra karanlık maddenin de doldurması gerekmiyordu. Dahası, araştırmacılar, karanlık maddenin normal madde ile etkileşime girmemesinden dolayı kendi ‘Karanlık’ Büyük Patlama’sını yaşamış olabileceğini öne sürdü.

YENİ BİR KUANTUM ALANI: KARANLIK ALAN

Araştırmacılar, makalelerinde Karanlık Büyük Patlama’nın neye benziyor olabileceğini araştırdı. Öncelikle, karanlık maddenin tam anlamıyla bağımsız biçimde oluşması için gereken ve 'karanlık alan' diye adlandırılan yeni bir kuantum alanının mevcudiyetini varsaydı. Bu yeni senaryoda, Karanlık Büyük Patlama, sadece, genişleme sona erdikten ve evren, karanlık alanı kendi faz geçişine zorlayacak ve burada kendini karanlık madde parçacıklarına dönüştürecek kadar genişleyip soğuduktan sonra gerçekleşti.

Araştırmacılar, Karanlık Büyük Patlama’nın belirli sınırlamalara uymak zorunda olduğunu keşfetti. Eğer çok erken gerçekleşseydi, şu anda aşırı miktarda; çok geç gerçekleşseydi, çok az miktarda karanlık madde mevcut olurdu. Diğer yandan, şayet Karanlık Büyük Patlama, evren bir aylıktan daha küçükken gerçekleşseydi, bilinen tüm gözlemlerle uyumlu olabilirdi.

TEORİ, GELECEKTE TEST EDİLEBİLİR

Karanlık Büyük Patlama’yı konuşmaya başlamanın pek çok avantajı olabilir. Öncelikle, bilim insanlarının karanlık maddeye dair bildikleriyle tutarlı: Eğer normal madde ile etkileşime girmiyorsa, ortak bir kökeni paylaşmaları için hiçbir sebep yok demektir. İkincisi, araştırmacıların başlangıç anlarında normal maddenin davranışını nasıl etkileyeceği hususunda kaygılanmadan karanlık madde modelleri oluşturmasına imkan tanır. Bu durum da bilim insanlarına model oluşturma konusunda çok daha büyük bir esneklik sağlar.

Bununla birlikte, en mühimi, araştırmacılar Karanlık Büyük Patlama’nın, şu anda hâlâ evrenin dört bir yanında gezinen uzay-zaman dalgalanmaları olan ‘kütleçekimsel dalgalar’a özel bir imza attığını buldu. Bu, gelecekte teorinin test edilebilir olabileceği anlamına geliyor.

Araştırmacılar, mevcut kütleçekimsel dalga deneylerinin, Karanlık Büyük Patlama’nın attığı imzayı fark edebilecek hassasiyete sahip olmadığını kabul ediyor. Bununla birlikte, NANOGrav deneyi gibi ‘Pulsar Zamanlama Dizileri’ adıyla bilinen ve uzaklara yayılan pulsarlarla aramızdaki mesafeleri kullanan yeni bir kütleçekimsel dalga uydusu, bu görevi yerine getirebilir.

* SUNY Stony Brook Üniversitesi ve New York Flatiron Enstitüsü'nde araştırma profesörü

Yazının orijinali Live Science sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)