Evrenin En İyi ‘Bebek Fotoğrafları’ Ortaya Çıktı
Gördüğünüz bu manzara, Atacama Kozmoloji Teleskobu’nun 2007’den 2022’ye kadar büyük patlamanın yansımasını haritalandırdığı en keskin, en hassas görüntüdür. Atacama Kozmoloji Teleskobu’nun Yardımcı Direktörü ve Pennsylvania Üniversitesi’nde Astronomi Profesörü Mark Devlin’dir.
Bazen, bir resim binlerce kelimeye bedel olabilir. Örneğin, aşağıda gördüğünüz resimlerle ilişkilendirilen bir ölçü, evrenin çocukluk döneminin yüksek çözünürlüklü görüntüleridir ve 1.900 “zetta-güneş”e denktir.
Kozmik mikrodalga arkaplanın (CMB) iki görüntüsü, Atacama Kozmoloji Teleskobu’nun (ACT) ölçümlerini Planck uydusundan gelen CMB sıcaklık ölçümleri ile birleştirirken, alt görüntü ACT’nin CMB polarizasyon ölçümlerini gösterir. Mavi ve turuncu, sıcaklık ve polarizasyondaki değişimleri belirtir. Her bir görüntünün yakınlaştırılmış kısmı, Dünya’dan görülen Ay’ın genişliğinin yirmi katı olan 10 derece genişliğindedir.
Bu yeni görüntüler, evrenin tüm gözlemlenebilir evreninde var olan 1.900 zetta-güneşlik bir kütleyi göstermektedir. Bu görüntüler, bugün yayımlanan, 2007’den 2022’ye kadar Şili’deki bir dağın zirvesinde faaliyet gösteren Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilen bir gözlemevinin sonuçları arasındadır. Araştırmacılar, henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiş olan bu sonuçlarını yarın Amerikan Fizik Derneği toplantısında sunacaklardır.
ACT Nedir?
ACT, büyük patlamanın yansıması olan kozmik mikrodalga arkaplanı (CMB) gözlemledi. Bu, evren sadece 380.000 yaşındayken yayıldığında yayılan ışıktır. O zamanlar evren esasen genişleyen bir plazma balonuydu ve Güneş’in yüzeyi kadar sıcak ve opaktı. Bu opaklık, CMB ışığını herkesin görebileceği en eski ışık haline getirir. ACT, geçmiş CMB araştırmalarına dayanarak (örneğin Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck uydusunun araştırması), bu malzemenin yaydığı ışığın yoğunluğunu ve polarizasyonunu olağanüstü bir keskinlik ve hassasiyetle ölçtü. Bu değerler daha sonra, bu malzemeden galaksilerin ve daha büyük kozmik yapıların sonunda nasıl bir araya geleceğine dair sarmal primordial şeyin sıcaklığı, yoğunluğu ve hızının tahminlerine dönüştürüldü. Bu tahminler, ACT’nin araştırmacılarının tüm şeylerin toplamını ve bir araya gelme şeklini etkin bir şekilde ölçmelerine olanak tanıdı.
Evrende Ne Kadar “Şey” Var?
Araştırmacıların ortaya çıkardığı şaşırtıcı 1.900 zetta-güneşlik miktarın sadece 100 zetta-güneşi normal madde oluşturmaktadır: hidrojen bu rakamın üçte birini oluştururken, geri kalanı helyumdan oluşur. Bu elementler büyük patlamanın hemen ardından ortaya çıktı. Diğer tüm elementler – hücrelerinizdeki karbon, kemiklerinizdeki kalsiyum, soluduğunuz oksijen ve hatta takılarınızdaki altın dahi – ilk yıldızların ateşlenmesinden sonra, çok daha sonra ortaya çıktı ve büyük kozmik okyanus üzerinde sadece bir ufak parlaklık gibi mevcuttur.
Ortada kalan 1.800 zetta-güneşlik materyalin 500 zetta-güneşi görünmez maddeyi temsil eder, ki bu galaksileri bir arada tutan görünmez bir madde şeklinde hizmet eder. Ancak büyük bir kısmı, yaklaşık 1.300 zetta-güneşi, karanlık enerjinin yoğunluğundan gelmektedir, ki bu, kozmik genişlemenin hızında bir ivmeye neden olan gizemli bir kuvvet. Dolayısıyla evrenin “şey”inin çoğu, yalnızca yer tutucu isimler ve çok sınırlı bir anlayışa sahip olduğumuz şeylerin formunda bulunmaktadır.
Neden Bu Önemli?
Ne kadar az bildiğimize rağmen, bu evrenin kapsamlı “bebek resmi”ne atfedilecek en belirgin rakam, belki de iki trilyon trilyon güneş (ya da bin kelime, ne dersiniz?). Aslında, bu rakam, standart kozmoloji modeli olan Lambda-CDM’ye takılıp takılmadığını oldukça iyi açıklar. Lambda-CDM, “Lambda”nın karanlık enerjiye ve “CDM”nin gözlemlerden çıkarılan yavaş “soğuk” türden karanlık maddeye kısa bir şekilde atıfta bulunan standart kozmoloji modelidir. Doğru şekilde düzenlendiğinde, sadece altı sayı, garip desenleri CMB’ye kazınmış gibi oldukça iyi açıklar ve bunlar da günümüzde yaşadığımız kozmosa nasıl yol açtığını açıklar.
Planck’ın sonuçları zaten benzer bir sonuca işaret etmişti. Ancak ACT’nin beş kat daha yüksek çözünürlüğü ve üç kat daha büyük polarizasyon hassasiyeti ile, araştırmacılar umuyorlardı ki öncüsünün kaçırmış olabileceği Lambda-CDM’nin ötesinde yeni fizik belirtileri görecekti. “ACT’nin polarizasyon verilerinde göreceğimiz ayrıntılı desenlerin, alternatif kozmik modeller hakkında bize bir şeyler söyleyeceğini düşünerek bu işe başlamıştık,” diyor Dunkley.
Ve öyle yaptı – ama tam olarak umulduğu gibi değil.
Sırada Ne Var?
Karanlık maddenin, karanlık enerjinin ve diğer kozmik sırların doğasını çözmenin yolunu işaret eden belirgin tuhaflıklar keşfetmek yerine, ACT’nin sonuçları, standart kozmoloji modelinin sağlamlığını pekiştirdi. Beklenen çığır açma keşifler, şimdi ACT’nin öncesine ev sahipliği yapan aynı Şili dağının üzerine inşa edilmekte olan Simons Gözlemevi gibi yeni bir nesil CMB araştırmalarından taze sonuçlar için beklemek zorunda kalabilir.
Lambda-CDM modelinin tüm verilerle mükemmel uyum içinde olduğu, gerçekten şaşırtıcı bir durum. “Bu kadar erken gözlemlenebilir zamana bakabilmemizin ve bu basit modelin hala çalışıyor olmasının oldukça şaşırtıcı olduğunu düşünüyorum,” diyor Dunkley. “Anlamadığımız bir şeyler hala var; mesela, karanlık madde ve karanlık enerjinin ne olduğunu bilmiyoruz. Ancak bu sonuç önemli çünkü bize evreni daha karmaşık hale getirebilecek birçok şeyin gerçekleşmediğini gösteriyor. Erken evrenin, sorunumuzun olmadığı yer gibi göründüğünü gösteriyor.”
