Evrenin şekli gerçekten de kavisli olabilir mi?

Eleonora Di Valentino

Teoriniz ne denli incelikli olursa olsun, son sözü deneysel veriler söyleyecektir. Gezegenlerin hareketleriyle ilgili geriye dönük gözlemler, Güneş Sistemi’nin merkezine, Dünya’nın yerine Güneş’in yerleştirildiği Kopernik devrimi için temel bir unsurdu. Ve Merkür’ün alışılmadık yörüngesi, şaşırtıcı biçimde Genel Görelilik teorisinin onaylanmasına olanak sağladı. Aslında, evrene ilişkin tüm anlayışımız, gözlemlenen beklenmedik anormallikler üzerine kurulmuştur.

Nature Astronomy dergisinde yayımlanan yeni makalemiz, eğer doğrulanırsa gökbilim alanında bir kriz ortaya çıkarabilecek bir sonuç ortaya koydu.  Araştırmamız, evrenin şeklinin aslında daha önce düşünüldüğü gibi düz değil, yüzde 99’dan daha yüksek bir olasılıkla kavisli olabileceğini gösteriyor.

Kavisli bir evrende, hangi yöne doğru yolcuk yaparsanız yapın, yolculuğunuz başlangıç noktasında sona erer; tıpkı bir küre üzerinde yolculuk yaparken olduğu gibi. Bu, evrenin zaman da dahil olmak üzere dört boyutu olmasına rağmen böyledir.

Ulaştığımız bu sonuç, Planck uydusu tarafından toplanan ve Büyük Patlama’dan arta kalan ‘Kozmik Mikrodalga Arka plan (radyasyonu/ç.n.)’ üzerinde yapılan son ölçümlere dayanıyordu. Albert Einstein’ın Genel Görelilik teorisine göre, kütle, etrafındaki alanı ve zamanı büker. Sonuç olarak, ışık ışınları düz bir çizgide yol almak yerine büyük bir nesnenin etrafında belirgin bir dönüş yapar; bu, ‘kütle çekimsel mercekleme’ adıyla bilinen bir etkidir.

Planck’in topladığı verilerde, olması gerekenden çok daha fazla kütle çekimsel mercek mevcuttu; bu durum, evrenin düşündüğümüzden daha fazla karanlık madde -görünmez ve içeriği bilinmeyen bir madde- barındırabileceği anlamına geliyor. Neticelenen çalışmamızda, kapalı haldeki bir evrenin bu etkiye fiziksel bir açıklama getirebileceğini gösterdik; zira düz bir evrenden çok daha fazla karanlık maddeye ev sahipliği yapabileceği görülüyor. Böyle bir evren, Genel Görelilik’le kusursuz biçimde uyumludur.

ASIL BAŞ AĞRISI

Tüm gökbilimciler kapalı bir evrenin varlığına ikna olmuş değil; daha önceki çalışmalar, evrenin aslında düz olduğunu öne sürüyordu. Ve şayet küre şeklinde bir evren, kütle çekimsel mercekleme anomalisine ilişkin bir çözüm sunuyorsa, bu durumda birkaç mühim sonuçla uğraşmak zorundayız. Her şeyden önce, gökbilimin temel bir köşe taşını -yani Kozmik Enflasyon teorisini*- gözden geçirmemiz gerekiyor. Enflasyon, Büyük Patlama’dan sonraki ilk anları tanımlar ve ilkel evren için bir üstel genişleme sürecini öngörür.

Son 40 yılda, bu teori, evrenin uzak kısımlarının neden aynı göründüğünü ve aynı sıcaklığa sahip olduğunu açıklamak üzere geliştirildi. Enflasyon (şişme) sorunu çözer; çünkü bu, evrenin uzak bölgelerinin geçmişte birbirine bağlı olduğu anlamına gelir. Öte yandan, bu bölgeleri birbirinden ayıran hızlı genişleme döneminin aynı zamanda evreni inanılmaz bir hassasiyetle düzleştirdiği düşünülüyor. Eğer evren kapalı bir yapıysa, standart enflasyonla ilgili bir sorun var demektir. Ve bu da evrenin sahip olduğu yapıya, neden sahip olduğuna ilişkin standart açıklamamızın geçersiz olduğu anlamına gelir.

Evrenin muhtemel biçimleri: Yeni çalışmada önerildiği haliyle, en üstteki çizim kavisli ve kapalıdır. Görsel: Wikipedia.

Evrenin kavisli olduğunu varsaydığımız durumda, Planck verileri esasen tüm diğer veri kümeleriyle çelişir. Bu, makalemizde söz ettiğimiz üzere, gökbilim açısından gerçek bir krize yol açar. Bu nedenlerden ötürü, gökbilimciler ihtiyatlıdır ve birçoğu, sonuçları, gelecekteki deneylerden yeni veriler elde edildiğinde çözecek istatistiksel bir tesadüfe bağlamayı tercih eder.

YANILIYOR OLABİLİR MİYİZ?

Yanıldığımızın ortaya çıkarılması kesinlikle mümkündür. Yine de bizim düşüncemize göre, bu tuhaflığın neden öylece bir kenara atılmaması gerektiğine dair temel bir sebep mevcut. Parçacık fiziğinde, bir keşfin bilimsel topluluk tarafından kabul edilmesi için en az beş ‘sigma’ doğruluğuna ulaşması gerekir. Şimdilik üç sigma seviyesinin biraz üzerindeyiz; bu yüzden de açık biçimde bu kabul seviyesinin altındayız. Buna karşın, parçacık fiziğinin standart modeli bilinen ve kanıtlanmış fiziğe dayanırken, kozmoloji standart modeli bilinmeyen fiziğe dayanır.

Şu anda, gökbilimin üç taşıyıcı sütununun fiziksel kanıtları -karanlık madde, (evrenin gittikçe hızlanan bir oranda genişlemesine neden olan) karanlık enerji ve enflasyon- yalnızca gökbilimden kaynaklanıyor. Onların varlığı, çok sayıda astrofizik gözlemine bir açıklama getirebilir.

Fakat bunlar, evreni en küçük ölçekte yöneten parçacık fiziğinin standart modelinde ya da büyük ölçeklerde işleyen Genel Görelilik teorisinde beklenmemekte. Bunun yerine, bu maddeler bilinmeyen fizik alanına dahildir. Şimdiye dek karanlık madde, karanlık enerji ya da enflasyon hiç kimse tarafından bir laboratuvarda veya başka bir yerde görülmedi.

Parçacık fiziğindeki bir tuhaflık tamamen yeni bir fizik icat etmeye ihtiyacımız olabileceğine dair bir ipucu olarak görülse de, kozmolojideki bir tuhaflık tam olarak bilinmeyen fizik alanını aydınlatmanın yegâne yolu olarak görülmeli.

Bundan ötürü, makalemizin en ilgi çekici sonucu evrenin düz olmaktan ziyade kavisli olması değil, bizleri kozmik bulmacanın parçalarını tam anlamıyla farklı bir şekilde yeniden düzenlemeye zorlayabileceği gerçeğidir.

Yazının aslı The Conversation sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)