Yirmi yıl önce, bilim insanları, evrenimizin sadece genişlemekle kalmayıp, aynı zamanda genişleyen zamanın büyüdüğünü de fark ettiler.
Ünlü Astronom Edwin Hubble’dan sonra Hubble Sabiti adı verilen genişleme oranını sabitlemek zordu. O zamandan beri bilim insanları değeri hesaplamak için iki yöntem kullandılar ve çok farklı sonuçlar çıkardılar. Ancak geçen yıl, nötron yıldız çarpışmasından yayılan yerçekimsel dalgaların şaşırtıcı bir şekilde yakalanması, Hubble sabitini hesaplamak için üçüncü bir yol sunmuştur.
Bu bir çarpışmadan sadece tek bir veri noktası… Ancak, 17 Ekim’de Nature dergisinde yayınlanan yeni bir makalede, üç Chicago Üniversitesi bilim insanı, araştırmacıların ilk nötron yıldız çarpışmasını ne kadar çabuk gördüklerini, çok doğru bir ölçüm yapabileceklerini tahmin ediyorlardı. Böylece Hubble Sabitini beş ila on yıl içinde çok hassas bir şekilde ölçebilirlerdi.
2017 yılında ilk keşifle hesaplamayı yapan UChicago Fizikbilim Profesörü Daniel Holz: “Hubble Sabiti size evrenin büyüklüğünü ve yaşını anlatıyor. Bunu kütleçekim dalgaları ile hesaplamak; evrene tamamen yeni bir bakış açısı getirebilir. Soru şu: Kozmoloji için ne zaman oyun değiştiriyor?…”
1929’da Edwin Hubble, Samanyolu’nun ötesindeki galaksiler hakkındaki gözlemlerine dayanarak, bizden uzaklaştıklarını ve galaksiden uzaklaştıkça da, daha hızlı bir şekilde geri çekildiğini açıkladı. Bu, Big Bang Teorisi’nin bir köşe taşıdır ve oluşan tam oran için neredeyse yüz yıllık bir araştırmayı başlatmıştır.
Evrenin genişlediği oranı hesaplamak için; bilim insanlarının iki sayıya ihtiyaçları vardır. Bir, uzaktaki bir nesneye olan mesafe; diğeri ise, evrenin genişlemesi nedeniyle nesnenin bizden ne kadar hızlı uzaklaştığıdır. Eğer bu bir teleskopla görülebiliyorsa; ikinci miktarın belirlenmesi nispeten kolaydır. Çünkü uzak bir yıldıza baktığınızda gördüğünüz ışık, geri kalan kırmızıya doğru kayar. Gökbilimciler, bir nesnenin bir asırdan uzun bir süredir ne kadar hızlı hareket ettiğini görmek için bu numarayı kullanıyorlardı.
‘Hesaplamalarda büyük sorular’
Fakat mesafenin kesin bir ölçüsünü almak çok daha zordur. Geleneksel olarak, astrofizikçiler; belirli değişken yıldızların ve süpernovaların parlaklığının söz konusu nesneye ulaşan bir dizi karşılaştırma yapmak için kullanılabileceği Kozmik Mesafe Merdiveni olarak adlandırılan bir teknik kullandılar.
Holz, “…birçok varsayımla karşılaşabiliriz: Belki de markörler olarak kullanılan süpernovalar; düşündüğümüz kadar tutarlı değildir. Belki bazı süpernovaları karıştırıyoruz ya da yakındaki yıldızlara olan uzaklık ölçümlerimizde bilinmeyen bir hata var…”
Hubble Sabiti’ni hesaplamanın diğer en önemli yolu; kozmik mikrodalga arkaplanına bakmaktır. Evrenin başlangıcında yaratılan ışığın nabzı; (ki bu hala zayıf bir şekilde algılanabilir.) yararlı olsa da, bu yöntem aynı zamanda evrenin nasıl çalıştığıyla ilgili varsayımlara da dayanmaktadır.”
Şaşırtıcı olan şu ki, her hesaplamayı yapan bilim insanları sonuçlarından emin olsalar bile, aynı düşüncede değiller. Biri evrenin diğerinden yaklaşık yüzde 10 daha hızlı büyüdüğünü söylüyor.
Daha sonra, LIGO dedektörleri, geçen yıl iki yıldız çarpışmasından uzay dalgalarının kumaşında ilk dalgalanmalarını topladılar. Bu sadece gözlemevini sarsmakla kalmayıp, aynı zamanda astronomi alanının da kendisi sayılıyor: Yerçekimi dalgasını hissetmek ve çarpışmanın ışığını teleskopla görmek, bilim insanlarına yeni ve güçlü bir araç verdi.
Yerçekimi dalgaları, Hubble Sabiti’ni hesaplamak için tamamen farklı bir yol sunar. İki büyük yıldız birbirine çarptığında, Dünya’da tespit edilebilen uzay-zamanın kumaşında dalgalanmalar gönderirler. Bu sinyali ölçerek, bilim insanları çarpışan yıldızların kütlesinin ve enerjisinin bir imzasını alabilirler. Bu okumayı yerçekimsel dalgaların gücü ile karşılaştırdıklarında, ne kadar uzak olduğunu anlayabilirler.
Holz, bu ölçümün daha temiz olduğunu ve evren hakkında daha az varsayım sağladığını ve bunun daha kesin olmasını gerektirdiğini söyledi. MIT’de Scott Hughes ile birlikte, bu ölçümü 2005 yılında teleskop okumalarıyla eşleştirilmiş yerçekimi dalgaları ile yapma fikrini önerdi. Tek soru, bilim insanlarının bu olayları ne sıklıkta yakalayabildikleri ve onlardan gelen verilerin ne kadar iyi olabileceğidir.
‘Daha ilginç olacak…’
Bu makale; bilim insanlarının nötron yıldız çarpışmalarından 25 okuma saptadığında, evrenin genişlemesini yüzde 3’lük bir doğrulukla ölçeceğini tahmin ediyor. 200 okuma ile bu sayı yüzde 1’e daraltılmış durumda…“
Bilim insanları; Hubble sabiti için kesin bir yeni sayının, cevabına bakılmaksızın büyüleyici olacağını belirtiyor. Örneğin, diğer iki yöntemdeki uyumsuzluğun olası bir nedeni, yerçekiminin doğasının zamanla değişmiş olabileceğidir. Okuma ayrıca karanlık enerjiye, evrenin genişlemesinden sorumlu gizemli bir güce de ışık tutabilir.
UChicago Mezun Öğrenci Fishbach: “Geçen yıl gördüğümüz çarpışma bize yakın olduğu için ile şanslıydık. Araştırmak ve analiz etmek nispeten kolaydı. Gelecek tespitler çok daha uzak olacak, ancak yeni nesil teleskoplarla bu uzak çarpışmaları özlemleyebiliriz.”
LIGO dedektörlerinin Şubat ayındaki 2019’da, VIRGO’daki İtalyan meslektaşları tarafından yeni bir gözlem çalışmasına başlaması planlanıyor. Yükseltme sayesinde, dedektörlerin duyarlılıkları çok daha yüksek olacak.
