Hubble Sabiti Sorunu

Bildiğiniz gibi evren genişliyor. Gökada kümeleri arasındaki boşluk* tıpkı fırında pişen bir poğaça hamuru gibi büyüyor. Peki, evren ne kadar hızla genişliyor? Hubble ve diğer teleskoplar henüz bu sorunun yanıtında uzlaşamadı. Yani, ortada bir sorun var!

Evrenin genişleme hızını ölçen iki temel teknik arasında azımsanmayacak fark bulunuyor. Bu fark astronomları ve fizikçileri kara kara düşündürüyor. Üstelik yeni yapılan bir çalışma bu iki tekniğin de yanlış olabileceğini ve yerine yeni bir teorinin oluşturulması gerektiğine işaret ediyor.

Hubble ölçümleri, evrenin 13 milyar yıldan biraz fazla zaman önce ortaya çıktığını temel alarak evrenin beklenenden daha hızlı genişlediğini öneriyor. Planck uydusu ise genişleme hızının Hubble’ın verdiği değer kadar olmadığı yönünde görüş bildiriyor. Aradaki fark acaba ölçüm tekniklerinden mi yoksa ölçüm hatasından mı kaynaklanmaktadır?

Son Hubble verilerine göre hata payı geçen yıla göre 3000 kat iyileştirilerek 100 binde 1’e kadar düşürüldü. Bu kadar hassas Hubble ölçümlerinin ortaya çıkardığı değer ile Planck uydu verileri arasındaki farkı açıklamak için yeni fiziğe dayalı yeni teori gerekiyor.

Bir cismin ne kadar uzakta olduğunu nasıl anlarsınız? Örneğin uzakta olduğu için küçük görülen bir binanın gerçekte ne kadar uzakta olduğunu? Bunun için binanın yakınındaki sokak lambası size bir fikir verebilir. Bu örnekteki gibi uzayda da Cepheid değişkenleri adı verilen özel bir yıldız türü bulunur. Bunların yaydığı ışık miktarı benzerlik gösterir; tıpkı sokak lambalarının eşit oranda ışık yaydığı gibi.

Hubble bu çalışmada Büyük Macellan Bulutundaki 70 Cepheid değişkenini gözledi. Bu gözlemler daha uzak gökadalarda bulunan benzer yapıdaki yıldız ve süpernovalar ile kıyaslandı. Böylece evrenin genişleme hızını veren Hubble sabitindeki belirsizlik %2.2’den %1.9’a düşürüldü.

Planck uydusunun Büyük Patlamadan 380 bin yıl sonra evrene yayılan kozmik mikrodalga arka plan ışıma haritası verileri ile elde edilen genişleme oranı ise Hubble verilerine göre %9 daha küçük.** Aslında bu uyumsuzluk, aradaki fark bu kadar fazla olmasa da, önceden de biliniyor olmasına karşın çok fazla dillendirilmiyordu. Ölçüm hatası ya da teknikte bir sorun olabileceği üzerinde duruluyordu.

Ancak şimdi bu farkın büyümesi sorunu daha da büyüttü. Öyle ki; herhangi bir hatanın düzeltilmesi bile bu farkı kapatamıyor. Her iki değer de birden fazla kez ölçüldü. Yani aynı şeyi ölçen iki ayrı alet farklı sonuçlar veriyor ve bu sonuçlar arasındaki fark da oldukça büyük!

Gökbilimcilere göre burada kaçırılmış olması mümkün başka bir şeyin olduğu kesin.

Çözüm ne?

Bu uyumsuzluğa ilişkin muhtemel bir yanıt karanlık enerjiye ait olabilir. Evrenin %70’ini oluşturan karanlık enerjinin genç evrende de olabileceği üzerinde duruluyor ve buna da “erken karanlık enerji” adı veriliyor.

Büyük Patlamadan sonraki ilk saniyeler içerisinde karanlık enerji maddeyi iterek genişlemeyi başlattı. Bu da günümüz evreninin genişleme hızında etken rol oynamış olabilir. Gökbilimciler Büyük Patlama sonrası genişlemeye başlayan evrenin bir süre sonra karanlık enerjinin tekrar etken olmasıyla genişleme hızını arttırdığını düşünüyor. Durum bu ise, Hubble sabitiyle ilgili aradaki fark açıklanabilir.

Başka bir fikre göreyse evrenin ışık hızına yakın hızlarla hareket eden yeni bir atom altı parçacık içermesidir. Bu hızlı parçacık grubuna “karanlık ışıma” adı veriliyor. Bunlar nükleer tepkimelerde ve radyoaktif bozunmalarda oluşan nötrino gibi bilinen parçacıkları içermektedir.

Bir başka olasılık ise karanlık maddenin (proton, nötron ve elektronlardan oluşmayan görünmeyen madde biçimi), aslında normal madde ve ışınımla (radyasyon) bilinenden daha güçlü etkileşmesidir.

Her şeye rağmen yanıt henüz bilinmiyor. Görünen o ki; gökbilimcilerin ve fizikçilerin hesaplaması ve tartışması gereken daha çok şey var.

*Bu konuda çoğunlukla gökadaların birbirinden uzaklaştığı düşünülür. Bu doğru değildir. Örneğin Samanyolu ile Andromeda gökadaları birbirine yaklaşmaktadır ve milyonlarca yıl sonra da birbiriyle etkileşeceklerdir. Evrenin genişlemesi gökada kümeleri arasında uzaklığı arttırmaktadır.

**Hubble sabitinin yeni değeri megaparsek başına saniyede 74 kilometre. Başka bir deyişle 3,3 milyon ışık yılı uzaktaki bir gökada bizden 74km hızla uzaklaşıyor. Planck’a göreyse bu sabitin megaparsek başına 67km olması gerekiyor.