Hayalet bir 'ayna dünya' kozmik uyuşmazlığın anahtarı olabilir

New Mexico Üniversitesi

‘Hubble Sabiti’, Evren’in bugünkü genişleme hızını gösterir. Kozmolojideki Standart Model’de bu oranla ilgili tahminler en hassas yerel ölçümlerimizde ulaşılan orandan büyük ölçüde daha yavaştır. Var olan bu tutarsızlık, pek çok kozmoloğun kullanılan kozmolojik modeli değiştirerek çözmeye çalıştığı bir çelişki. Buradaki güçlük, Standart Model’deki tahminler ile kozmik mikrodalga arka planı gibi diğer pek çok kozmolojik olgu arasındaki uyumu yok etmeden bunu yapmak. Bu tür bir kozmolojik senaryonun gerçekten de mevcut olup olmadığının anlaşılması, New Mexico Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde yardımcı doçent olan Francis-Yan Cyr-Racine ile Kaliforniya Üniversitesi’nden Fei Ge ve Lloyd Knox gibi araştırmacıların yanıtlamaya çalıştığı bir soru.

BİRDEN FAZLA EVREN OLABİLİR Mİ?

NASA’ya göre kozmoloji, bir bütün olarak Evren’in büyük ölçekli niteliklerinin bilimsel biçimde araştırılması anlamına geliyor. Kozmologlar, ‘karanlık madde’ ve ‘karanlık enerji’ gibi kavramları ve bazen ‘çoklu Evren’ adı verilen bir oluşumda birden çok evrenin var olup olmadığını inceler. Kozmoloji, doğumundan ölümüne dek Evren’in gizemleri ve tuhaf oyunlarıyla her noktasını kapsar.

Şimdi, Cyr-Racine, Ge ve Knox, kozmolojik modellerin daha önce hiç fark edilmemiş bir matematiksel özelliğini fark ettiler; bu, prensip olarak, Standart Kozmolojik Model’e dair kesin olarak test edilmiş diğer öngörüleri neredeyse hiç değiştirmezken, daha süratli bir genişleme oranına imkân tanıyor. Kütle çekimsel serbest düşüş oranlarına ve foton-elektron saçılma hızına ilişkin tek tip bir ölçeklendirmenin, kozmoloji alanında boyutsuz olan gözlemlenebilir olguların büyük kısmını neredeyse değişmez halde bıraktığını ortaya çıkardılar:

“Esasen, Evren’i bir bütün olarak yeniden ölçeklendirirken, kozmoloji alanında gerçekleştirdiğimiz gözlemlerin büyük kısmının kendiliğinden bir simetriye sahip olduğunun altını çiziyoruz. Bu, farklı ölçümler arasında neden Evren’in genişleme hızına ilişkin bir çelişki ortaya çıktığını anlamamız için bizlere bir yol sunabilir.”

“Gözlemlenebilir Kozmolojik Olguların Simetrisi, Ayna Dünya Karanlık Bölgesi ve Hubble Sabiti” başlıklı araştırma, geçtiğimiz günlerde Physical Review Letters adlı dergide yayınlandı.

HUBBLE SABİTİ İÇİN BİR YANIT BULUNMUŞ GİBİ GÖRÜNÜYOR

Ulaştıkları sonuç, kozmik mikrodalga arka planını ve büyük ölçekli yapılara dair gözlemleri, yüksek düzeydeki ‘H0 Hubble Sabiti’ değerleriyle örtüştürmek amacıyla yepyeni bir yaklaşım sergiliyor: Simetri tarafından korunmayan herhangi bir nicelik ölçümünü ihlal etmeksizin, ölçeklendirme dönüşümünün yapılabileceği bir kozmolojik model sunuyor. Araştırma, aşılması güç bir sorun olduğunu kanıtlayan meselenin çözümü doğrultusunda yeni bir yol açıyor. Daha fazla model oluşturulması ise, şimdilik bir yanıtı bulunmayan ilkel Evren’de döteryum ve helyumun bol miktarda bulunması gibi iki sınırlama ile de tutarlılık sağlayabilir.

Şayet Evren bir şekilde bu simetriden faydalanıyorsa, araştırmacılar son derece ilgi çekici bir sonuca ulaşıyorlar: Bizimkine çok benzeyen ama gezegenimiz üzerindeki kütle çekimsel etkisi dışında bizim için görünmez olan bir ‘ayna evren’ mevcut. Bunun gibi bir ‘ayna dünya’ karanlık bölgesi, günümüzde kesin olarak ölçülen ortalama foton yoğunluğuna uygun düşerken, kütle çekimsel serbest düşüş oranlarının etkili bir biçimde ölçeklenmesine imkân tanıyacaktır.

Cyr-Racine, “Uygulamada, bu ölçekleme simetrisi sadece modele bir ‘ayna dünya’, yani, tamamı bildiğimiz parçacıkların kopyaları olan yeni parçacıklar içeren paralel bir evren eklenerek gerçekleştirilebilirdi” diyor: “Ayna dünya fikri ilk defa 1990’larda ortaya atıldı; buna karşın, daha önce Hubble Sabiti sorununa muhtemel bir çözüm olarak görülmedi.”

Cyr-Racine, “Görünüşte çılgınca olsa bile, bu tür ayna dünyalar, parçacık fiziğindeki büyük bir probleme yanıt bulmaya yardımcı olabilecekleri için tamamen farklı bir bağlamda büyük bir fizik literatürüne sahip” diye izah ediyor: “Araştırmamız, bu büyük literatürü ilk kez kozmolojideki büyük bir problemle ilişkilendirmemize olanak sağlıyor.”

HENÜZ HER ŞEY ANLAŞILMIŞ DEĞİL

Araştırmacılar, mevcut kozmolojik modelindeki eksik olan bileşenlerin aranmasının yanı sıra, Hubble Sabiti’ne dair çelişkilerin kısmen ölçümdeki hatalardan kaynaklanıp kaynaklanmadığını da öğrenmek istiyorlar. Bu, bir olasılık olarak varlığını sürdürse de analizlere daha yüksek kaliteye sahip veriler eklendikçe tutarsızlığın git gide daha kritik bir hale geldiğini belirtmek gerek; bu durum, verilerin hatalı olmayabileceğini düşündürüyor.

Cyr-Racine, “İki buçuk Sigma’dan üçe ve üç buçuk ilâ dört Sigma’ya kadar yükseldi. Şu ana dek, neredeyse beş Sigma seviyesine ulaştık” diyor:

“Bahsettiğim şey, bunu gerçek bir problem haline getiren anahtar sayılar; çünkü aynı şeye dair iki ayrı ölçüme ulaşmışken Evren’in tutarlı bir resmine sahipseniz, bunların birbiriyle tam olarak tutarlı olması gerekir; fakat bunlar istatistiksel olarak çok önemli bir düzeyde farklılık sergiliyorlar.

Buradaki öncül etken buyken, bu duruma neyin yol açmış olabileceğini ve bu ölçümlerin neden çelişkili olabileceğini anlamaya çalışıyoruz. Kısacası, bu kozmoloji alanında büyük bir problem. Sanki, Evren’in şu anda ne yaptığını anlamıyor gibiyiz.”

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