Araştırma: Uzayda görünmez 'duvarlar' olabilir

Becky Ferreira

Bilim insanları, yayınladıkları yeni bir ön-baskı makalesinde, evrenimizi anlamak için iyi doğrulanmış bir çerçeve olan ‘Lambda Soğuk Karanlık Madde Modeli’ (ΛCDM) diye de bilinen standart kozmoloji modeline karşı kafa karıştırıcı bir meydan okumayı açıklamak amacıyla yeni bir ‘beşinci gücün’ var olduğunu öne sürdüler.

‘Simetron’ adını verdikleri varsayımsal yeni bir parçacık vasıtasıyla ortaya çıkan bu beşinci kuvvet, küçük “uydu” galaksileri ΛCDM modelinin ortaya koyduğu tahminlere meydan okuyan biçimde daha büyük galaksilerin çevresindeki tuhaf yörüngelere yerleştirebilir. Farklı biçimde söylersek, daha büyük galaksilerin kütleçekimsel çekimiyle yakalanan küçük galaksiler, neredeyse Satürn’ün halkalarına benzer biçimde ince ve düz düzlemlere ya da ‘disklere’ oturtulurken, kullanılan model, ev sahibi galaksilerin etrafındaki dağınık yörüngelere savrulmaları gerektiğini öne sürüyor. Bu senkronize yörüngelerde dönen uydu galaksilere, kendi galaksimiz Samanyolu’nun yanı sıra en yakın galaktik komşuları olan Andromeda ve Centaurus A’nın çevresinde de rastlıyoruz.

Bilim insanları, ΛCDM modeliyle ilgili pek çok küçük ölçekli güçlükten biri olan ve teori ve gözlem arasındaki “uydu disk problemi” ya da “uyduların düzlem problemi” adıyla bilinen bu garip boşluk için çok sayıda muhtemel açıklama sunuyorlar.

YENİ VE DÜŞÜNDÜRÜCÜ BİR HİPOTEZ

Şimdiyse, İngiltere’de bulunan Nottingham Üniversitesi’nde görevli iki araştırmacı, ön baskı sunucusu olan Arxiv adlı sitede yayınlanan yeni bir araştırmada, Evren’de var olan kütlenin büyük kısmını oluşturan ve henüz tanımlanamayan maddeye atıfta bulunarak, “karanlık madde olasılığını ortadan kaldırmayan, gözlemlenen uydu düzlemleri için ilk potansiyel ‘yeni fizik’ açıklaması” olduğuna inandıklarını paylaştılar.

Araştırmanın yöneticisi ve Nottingham Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan Aneesh Naik, buldukları yeni çözümün, bir astrofizikçi olarak kendi uzmanlığı ile birlikte, araştırmanın ortak yazarı ve Nottingham Üniversitesi’nde fizikçi olan Clare Burrage de dahil olmak üzere, parçacık fiziği alanında çalışan meslektaşlarıyla yürüttüğü tartışmalardan ortaya çıktığını dile getiriyor.

Naik, “Doktoramı astronomi alanında yaptım; tezim galaktik dinamikleri inceliyor ve kimi temel fizik problemlerini çözmek amacıyla galaktik dinamiklerin nasıl kullanılabileceğini gözden geçiriyordu” diyor: “Doktoramın sonuna geldiğimde, ΛCDM’yle bağlantılı buna benzer küçük ölçekli güçlükler üzerine fazlasıyla kafa yorduğum bir noktadaydım.”

Gerçekten de Naik ve Burrage, henüz hakemli bir dergide yayınlanmayan yeni araştırmalarına göre, ΛCDM modelinin “Farklı ölçeklerde pek çok bağımsız gözlemi denkleme ekleyen aşırı derecede başarılı bir paradigma” olduğunu ama “tek tek galaksilerin ve uydularının küçük ölçeklerine ‘yakınlaştırıldığında’ bazı sorunların ortaya çıkmaya başladığını” belirtiyorlar. 

Daha önceki araştırmalar, uydu galaksilerin yakınlarında bulunan konak galaksilerin çevresindeki ince düzlemlerde düzenli biçimde dağılmış olmasıyla ilgili potansiyel bir açıklama olarak, Evren’i birbirine bağlayan devasa bir üst yapı olan ‘kozmik ağın’ etkisine atıfta bulunuyorlardı. Diğer bilim insanlarına göreyse, yörüngeler yerel kozmik mahallemizin bir özelliği de olabilir ve evrensel bir eğilim olmayabilir. 

GÖRÜNMEZ DUVARIN YAPITAŞLARI: SİMETRONLAR

Şimdi Naik ve Burrage, “alan duvarları” adıyla da bilinen ve ‘simetronlar’ dedikleri parçacıkların, uzayda görünmez sınırlar oluşturan özel bir kuvvet yaratabileceğini savunuyorlar. Naik, “Simetronlar, karanlık maddenin ve Evren’i gittikçe artan bir hızla genişletiyor gibi görünen ve garip bir fenomen olan karanlık enerjinin varlığını açıklamaya yardımcı olmak doğrultusunda, standart modeldeki eksik bağlantıların bir kısmını doldurmak amacıyla ortaya atılan pek çok spekülatif parçacıktan biri” diyor.

Naik, “Yeni parçacıklara ihtiyaç duyduğumuzun farkındayız; çünkü elimizde karanlık madde ile karanlık enerji var ve dolayısıyla bunları açıklamak için standart modelimize yeni parçacıklar eklememiz gerektiğinden şüpheleniyoruz” diye devam ediyor: “İnsanların ‘simetri teorisi’ gibi teorileri inceledikleri bağlam işte burası; bu, karanlık enerji ve / veya karanlık madde için yeni bir parçacık adayı olabilir.”

Teoriler, simetronların, Evren’in 13.8 milyar yıllık yaşamı süresince ‘simetri kırıcı mekanizmalar’ diye bilinen etkiye birkaç defa maruz kaldıklarını öne sürüyor. Aslında, bu, Evren genişler ve buna bağlı biçimde daha az yoğun hale gelirken, parçacıkların en düşük enerjili sıfır durumlarını rastgele biçimde pozitif ya da negatif bir değere çevirmelerine sebep olan bir ‘eşik yoğunluğunu’ geçeceği anlamına geliyor.

Naik, “Evren’de dağılım eşit olmadığı için, nedensel olarak bağlantısı bulunmayan farklı düşük yoğunluklu bölgeler olmalı; hâl böyleyken bu simetri kırılması aslında Evren’deki her yerde aynı anda gerçekleşmiyor” diyor: “Bundan ziyade, gerçekleşmesi gereken şey, Evren’deki kimi bölgelerin önce bu eşik yoğunluğuna ulaşması ve simetronun ‘sıfır durumunu’ o bölgede bırakması, daha sonra farklı ve nedensel olarak bağlantısı bulunmayan bir bölgede simetri kırılmasının tamamen bağımsız olarak gerçekleşmesidir.”

DAHA FAZLA ARAŞTIRMAYA İHTİYAÇ VAR

“İki bölgenin farklı değerler kazanması için yüzde 50 ihtimal söz konusu” diye devam ediyor: “Nihayetinde, sahip olduğunuz şey pozitif ve negatif simetrik çözümlere sahip bir tür komşu alan balonuna dönüşene dek, bu alanların git gide daha fazla genişlediği bir noktaya ulaşırsınız. Bu tür etki alanlarını farklı içeriklerle ayıran duvarlara ‘etki alanı duvarları’ diyoruz.”

Naik ve Burrage, yapısı bilinmeyen bu duvarlar boyunca gerçekleşen etkileşimlerin uydu galaksileri yakınlarda bulunan galaksilerin çevresinde görülen şaşırtıcı düzlemlere yönlendirebileceğini göstermek amacıyla bazı simülasyonlar kullanıyor. Ekip, araştırmada bahsi geçen etki için bir kavramsal kanıt da sunuyor; fakat hipotezin desteklenmesi için çok daha fazla araştırma yapılması gerekecek.

Naik, “Araştırmanın sonraki aşaması, bilinmeyene doğru biraz daha cesaretle ilerlemek” diyor: “Bu simülasyonlar fazlasıyla basit. Uydular yalnızca nokta parçacıkları şeklinde, etki alanı duvarı durağan ve en önemlisi, herhangi bir temas söz konusu değil.”

“Bunun yerine yapabileceğimiz şey, uygun özelliklere sahip tam bir kozmolojik simülasyon olabilir; dolayısıyla, gerçekten kozmolojik başlangıç koşullarından başlayıp yerel galaksi grubumuzun oluşumunu simüle edebilir ya da yerel bir gruba çok benzeyen bir sisteme kavuşabiliriz” diye devam ediyor: “O zaman tanık olabileceğiniz şey, yerel grubumuzdaki etki alanı duvarlarının oluşumunun gerçekten de doğal olup olmadığı ve ulaştığınız şeyin bu düzlemlerin oluşumu olup olmadığıdır.”

Naik, bu varsayımsal alan duvarlarının Samanyolu ya da Andromeda galaksileri gibi devasa yapılardan geçecek kadar stabil olup olmadığının “henüz cevabı olmayan bir soru” olduğunu ve bu meselenin gelecekte yapılacak araştırmalarda ele alınması gereken başka bir bilmece olduğunu sözlerine ekliyor.

Bu çözülmemiş gizemlere verilecek yanıtlar, evrenimize dair bulmacadaki en önemli parçalar niteliğinde. ΛCDM modeline yapılacak ekleme ya da düzeltmelere, hatta belki de bu sağlam fiziksel çerçevenin büsbütün değiştirilmesine ilham verebilirler. Sonuçta, uyduların düzlemleri meselesi ΛCDM bağlamındaki tek güçlük değil ve gelecekte daha fazlası ortaya çıkabilir.

Bu minvalde, yeni araştırma standart modelin daha iyi anlaşılmasına dönük yalnızca küçük bir adımı temsil edebilir; buna karşın Naik, “ΛCDM’nin galaksi ölçeklerinde bozulmaya uğradığı görünen tüm bölgelerin daha fazla araştırılmasını gerektiren ilginç ve daha geniş bir bağlam” olduğu sonucuna varıyor.

Yazının orijinali Vice sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)