Tuhaf, Karanlık Bir Şeyler Evren'i Beklediğimizden Daha Parlak Yapıyor!

"Işık" konusunda bir kriz yaşanıyor... Evrende bulduğumuz ışık saçan nesnelerin sayısına bakılacak olursa evren olması gerekenden çok daha parlaktır, ve bu hesaplama sorunu astronomları şaşırtıyor. Pasadena California’daki Washington Carnegie Gözlemevinden Juna Kollmeier bunu şöyle anlatıyor:

Bir şeyler yolunda gitmiyor.

Bu gizemi çözmek karanlık maddeyi keşfetmenin yeni yollarını gösterebilir veya kozmosun diğer bilinmeyen “karanlık” bileşeninin varlığını ortaya çıkarabilir. Kollmeier şöyle devam ediyor:

Bu öylesine büyük bir uyumsuzluk ki bulacağımız herhangi bir şey hayret verici olacak, öyle ki, şu anda doğru olarak düşündüğümüz birçok şeyi alt üst edecek.

Sorun, yüksek enerjili mor ötesi ışık yayan nesnelerin en güncel sayımından kaynaklanıyor. Bu tür ışık kaynaklarından bilinen en büyüklerinden bazıları kuasarlardır. Kuasarlar, merkezlerinde hareketli yutan karadeliklerin olduğu galaksilerdir. Bu canavarlar, içlerine düşen madde ısındıkça ve sıkıştırıldıkça, çevresine bol miktarda mor ötesi ışık saçarlar. Diğer bir ışık kaynağı ise sıcak parlak yıldızlarla dolu genç galaksilerdir.

Bu nesnelerden yayılan morötesi ışık, hidrojen atomlarını elektronlarından ayırarak, galaksiler arasında yayılı olan gazı iyonize eder. Bu gaza yapılan gözlemler, gazın ne kadarının iyonize olduğunu söyleyerek astronomlara orada ne kadar morötesi ışık olduğunu tahmin etmelerinde yardımcı olur. Ancak, kozmosla ilgili görseller daha keskin hale geldikçe, astronomlar bu ölçümlerin bulunan ışık kaynaklarının sayısıyla örtüşmediğini buldular.

2012’de Italya Como’daki Insubria Üniversitesi’nden Francesco Haardt ve Kalifornia Üniversitesi’nden Piero Madau birkaç gökyüzü incelemesi sonuçlarını bir araya getirdi ve önceleri ifade edilenden çok daha az UV (mor ötesi) kaynağı buldu. Daha sonra Şubat 2012'de, Kolarado Üniversitesi’nden Charles Danforth ve meslektaşları, Hubble Uzay Teleskopu aracılığıyla "Galaksiler Arası Hidrojen Gözlemleri"ni paylaştı. Bu çalışma yüksek miktarda gazın iyonize olduğunu onayladı. Kollmeier şöyle anlatıyor:

Bulgular düşündüğümüzden çok daha fazla nötr hidrojenin varlığını gösterebilirdi ve böylelikle ışık krizi ortadan kalkardı. Ama bu çıkış kapısı kapandı.

Şimdilerde Kollmeier ve meslektaşları, emin olmak adına, galaksiler arası gazın bilgisayar simülasyonunu yaptılar ve bunu Hubble verileriyle karşılaştırdılar. Evrenin bize yakın kısmında bilinen UV kaynakları sayısına karşılık gelmesi gerekenden beş katı daha fazla iyonize gaz miktarı buldular.

Şaşırtıcı bir şekilde, simülasyonları, daha uzak erken dönem evren için, UV kaynakları ile iyonize gaz miktarı arasında mükemmel bir örtüşme olduğunu gösterdi. Bu ise zaman içerisinde bir şeylerin değiştiğine işaret ediyordu. Bu, evrenin yüzde 80'inden fazlasını oluşturduğu düşünülen gizemli karanlık madde ile açıklanabilir. Karanlık madde için önde gelen teorik aday zayıf etkileşen yoğun parçacıklardır (WIMPs). Bozunan ve UV fotonları yayan standard olmayan çeşitler de dahil olmak üzere ortaya atılmış pek çok WIMP versiyonu vardır.

Erken dönem evrendeki karanlık maddenin, şu anki evrenin kozmik yapısını inşa etmek için, bir yapı iskelesi gibi bir işlevi olduğunu bildiğimizden, geçmişte ne kadar karanlık maddenin var olması gerektiğine dair bir fikrimiz var. Bu durum karanlık madde parçacıklarının bozunmaya başlamadan önce milyarlarca yıl kararlı kaldığını gösterir. Michigan Üniversitesi’nden karanlık madde uzmanı Kathryn Zurek şöyle söylüyor:

Teorisyenler artık hesaplamalarında UV sorununu göz önünde bulundurarak, fazladan ışığı açıklamak için öne sürülen parçacıklardan herhangi birinin doğru zamanda bozunmaya başlayıp başlamadığını görebilirler.

Eğer öyleyse, bu ışık fazlasının neden sadece günümüz evreninde görüldüğünü açıklayabilir. Eğer WIMPler cevap değilse, olası açıklamalar giderek daha da tuhaflaşır: UV ışığı yayan ama görünmeyen gizemli “karanlık” nesneler gibi. Ve eğer hiçbir şey bu meseleyi açıklayamazsa, hidrojenin kendisiyle ilgili temel anlayışımızda bir sorun olma olasılığı bile var. Kollmeier sözlerini şöyle bitiriyor:

Ne olduğunu bilmiyoruz yoksa bunu bir bunalım değil de keşif olarak belirtirdik. Önemli olan insanların dikkatini bu noktaya çekmek, böylece bu bunalımı hep beraber çözebiliriz.