Evrenin Karmaşık Yapısını Açıklayan Yeni Matematiksel Model Geliştirildi!

Queensland Üniversitesi'nden bir araştırmacı, evrenin evrimini açıklamak için yeni bir matematiksel model geliştirdi.^[1] Bu model, tarihte ilk kez, maddenin içe çöken bölgeleriyle genişleyen boşlukları bir arada ele alıyor.

Dr. Leonardo Giani ve Queensland Üniversitesi Matematik ve Fizik Okulu'ndaki ekibi, Physical Review Letters dergisinde yayınlanan bu çalışma için evreni 11 milyar ışık yılı derinliğe kadar ölçebilen Karanlık Enerji Spektroskopik Cihazı'ndan (İng: "Dark Energy Spectroscopic Instrument", "DESI") elde edilen verileri kullandı. Dr. Giani çalışmayla ilgili olarak şu ifadeleri kullanıyor:

Bu yeni model, fizikçilerin ve kozmologların evrene bakış açısını değiştirebilir. Büyük Patlama'dan günümüze evreni açıklayan standart model, birbirleriyle etkileşimde bulunmayan eşit büyüklükteki madde parçacıkları üzerine kuruludur.

Oysa gerçekte, yıldızlar, kara delikler, galaksi kümeleri ve boşluklar gibi yapılar, standart modelde hesaba katılmayan yerçekimi gibi kuvvetler aracılığıyla sürekli etkileşime girdiğini görebiliriz. Bilim insanları 30 yıldır, bu karmaşık evren genişlerken neler olduğunu açıklamaya çalışıyor ve bu konuda pek çok sıra dışı çözüm denemesi yapıldı.

Boşlukların ve çöken bölgelerin var olduğunu bilsek de, bunların ölçümler üzerindeki etkisini nasıl hesaplayacağımızı tam olarak bilmiyorduk. Bu model, yeni bir fizik teorisi gerektirmeden bu etkiyi hesaplamanın bir yolunu sunuyor. Bu yaklaşım, evrende karmaşık yapıların ortaya çıkmasının kozmolojik ölçümlerimizi nasıl etkilediğini açıklamak için basit matematiksel terimler kullanıyor.

Dr. Giani'nin ekibi, ölçümleri etkileyebilmesi için bir boşluğun sahip olması gereken minimum boyutu ve bir kümenin sahip olması gereken minimum boyutu belirlemek için yola çıktı. DESI verileri de dahil olmak üzere farklı kaynaklardan alınan veriler, ölçümleri etkileyebilen bu çöken ve genişleyen bölgelerin minimum boyutlarını gösteren yatay ve dikey eksenli grafiğe yerleştirildi. Dr. Giani durumu şöyle açıklıyor:

Eğer evrenin standart modeli doğru olsaydı, bu veri setlerinin hepsinin grafiğin sağ üst köşesinde, yani genişleyen ve daralan bölgelerin var olamayacak kadar büyük olduğu bir noktada üst üste binmesi gerekirdi. Ancak veriler bunun yerine farklı bir bölgede üst üste biniyor. Bu da verilerde gözlemlenen anormal davranışın nedeninin uzaydaki büyük boşluklar olabileceğini gösteriyor.

Dr. Giani, yeni modelin modern kozmolojinin en büyük iki sorununu da ele aldığını ve bunların Hubble gerilimi ile dinamik karanlık enerjiye dair kanıtlar olduğunu da belirtiyor. Hubble gerilimi, evrenin genişleme oranını hesaplayan iki yöntem arasındaki bir uyuşmazlık iken, dinamik karanlık enerji ise enerjinin sabit olmadığını, zamanla değiştiğini veya zayıfladığını öne süren bir teoridir. Dr. Giani konuyla ilgili sözlerine şöyle devam ediyor:

Modelimiz bu sorunların ikisini de ele alabilecek zenginliğe sahip. Eğer karanlık enerjinin zayıfladığını varsayıp ardından bu verilerden evrenin ne kadar hızlı genişlediğini çıkarmaya çalışırsanız evrenin genişleme hızına dair daha da düşük bir ölçüm elde edersiniz yani bir sorunu çözmek, başka bir sorunun ortaya çıkmasına neden olabilir.

Modelimizde, enerjinin zayıflaması evrenin şu anki durumunu detaylı bir şekilde açıklıyor. Evren zayıflıyor gibi görünse de aslında enerji kaybetmiyor olabilir. Grafiğimizdeki yeşil kutu ise Hubble geriliminin çözüldüğü bölgedir.

Temelde, evrenin karmaşıklığının DESI verilerinde kendini gösterip göstermediğini sorguladığımızda, sonuç bunun gerçekleştiğini gösterdi ve oluşturduğumuz çerçeve tüm gözlemleri açıklayabiliyor.