Evren, teorinin öngördüğünden çok daha hızlı genişliyor ve fizikçiler bu tutarsızlığı açıklayabilecek yeni fikirlerin arayışı içinde. Astronomlar on yıllardır evrenin genişlediğini biliyorlar. Uzaktaki galaksileri gözlemlemek için teleskop kullandıklarında, bu galaksilerin Dünya’dan uzaklaştığını görüyorlar. Gökbilimcilere göre, bir galaksinin yaydığı ışığın dalga boyu, galaksi bizden ne kadar hızlı uzaklaşıyorsa aslında basit şekilde o kadar uzun oluyor. Galaksi ne kadar uzaksa, yaydığı ışık spektrumun kırmızı tarafındaki daha uzun dalga boylarına doğru kayıyor. Buna zaten “kırmızıya kayma” deniyor ve bu, cisimler ne kadar kırmızıysa o kadar uzakta olduklarını gösteriyor.
Çünkü ışık hızı sonludur, hızlıdır ama sonsuz hızlı değildir. Dolayısıyla uzaktaki bir şeyi görmek, o şeyin geçmişte nasıl göründüğüne baktığımız anlamına geliyor. Yani uzaktaki, yüksek kırmızıya kaymış galaksilerde, o galaksinin evrenin daha genç olduğu zamanlardaki halini görüyoruz. Haliyle “yüksek kırmızıya kayma” evrenin erken zamanlarına, “düşük kırmızıya kayma” ise evrenin geç zamanlarına karşılık geliyor.
Ancak gökbilimciler bu mesafeleri inceledikçe, evrenin sadece genişlemekle kalmadığını, genişleme hızının da arttığını öğrendiler. Ve bu genişleme hızı, önde gelen teorinin öngördüğünden bile daha hızlı. Ve bu, bilim dünyasını adeta şaşkına çeviriyor ve yeni açıklamalar ortaya koymaya itiyor.
Karanlık enerji ve kozmolojik sabit
Bilim insanları bu ivmenin kaynağını karanlık enerji olarak adlandırıyor. Karanlık enerjiyi neyin harekete geçirdiğinden ya da nasıl çalıştığından tam olarak emin değiliz, ancak davranışının, evrenin genişlemesine katkıda bulunan uzay-zamanın bir özelliği olan kozmolojik bir sabitle açıklanabileceği düşünülüyor. Albert Einstein ilk olarak bu sabiti bulmuş ve Genel Görelilik Teorisi‘nde bir lambda ile işaretlemişti. Kozmolojik sabit ile evren genişledikçe, kozmolojik sabitin enerji yoğunluğu aynı kalmak zorunda.
Parçacıklarla dolu bir kutu düşünün. Kutunun hacmi artarsa, parçacıkların yoğunluğu kutudaki tüm alanı kaplayacak şekilde yayıldıkları için azalacaktır. Şimdi aynı kutuyu hayal edin, ancak hacim arttıkça parçacıkların yoğunluğu aynı kalsın… Bu kulağa sezgisel gelmiyor, değil mi? Kozmolojik sabitin enerji yoğunluğunun evren genişledikçe azalmaması elbette çok tuhaf ancak bu özellik, hızlanan evreni açıklamaya yardımcı oluyor.
Standart kozmoloji modeli
Şu anda kozmolojinin önde gelen teorisi ya da standart modeli “Lambda CDM” olarak adlandırılıyor. Lambda karanlık enerjiyi tanımlayan kozmolojik sabiti, CDM ise soğuk karanlık maddeyi ifade ediyor. Bu model hem evrenin geç dönemlerindeki hızlanmasını hem de erken dönemlerindeki genişleme hızını açıklıyor. [bkzdh=171042[
Özellikle Lambda CDM, evrenin Büyük Patlama’dan yaklaşık 300.000 yıl sonra “sıcak, yoğun bir durumda” olduğu zamandan kalan mikrodalga radyasyonunun artçı ışıması olan kozmik mikrodalga arka plan gözlemlerini de açıklamakta. Kozmik mikrodalga arka planını ölçen Planck uydusu kullanılarak yapılan gözlemler, bilim insanlarını Lambda CDM modelini oluşturmaya yöneltmişti.
Lambda CDM modelini kozmik mikrodalga arka planına uydurmak, fizikçilerin aslında bir sabit olmayan ancak evrenin mevcut genişleme oranını tanımlayan bir ölçüm olan Hubble sabitinin değerini tahmin etmelerini sağladı.
Ancak Lambda CDM modeli mükemmel değil. Bilim insanlarının galaksilere olan uzaklıkları ölçerek hesapladıkları genişleme oranı ile kozmik mikrodalga arka plan gözlemleri kullanılarak Lambda CDM’de açıklanan genişleme oranı birbiriyle uyuşmuyor. Astrofizikçiler bu anlaşmazlığa Hubble gerilimi adını veriyor.
Hubble gerilimi
Bilim insanları yıllardır bu Hubble gerilimini açıklamanın yollarını araştırıyor. Bu gerilim Lambda CDM modelinin eksik olduğunu ve fizikçilerin modellerini değiştirmeleri gerektiğini veya araştırmacıların evrenin nasıl işlediğine dair yeni fikirler üretmelerinin zamanının geldiğini gösteriyor olabilir. Hubble gerilimini açıklamak için Lambda CDM modelini, evrenin geç zamanlarında, düşük kırmızıya kaymadaki genişleme oranını değiştirerek modifiye edilebileceği söyleniyor. Modelin değiştirilmesi, fizikçilerin Hubble gerilimine ne tür fiziksel olayların neden olabileceğini tahmin etmelerinde yardımcı olabileceği belirtiliyor. Bu konuda yapılan yeni araştırma, fizikçilerin Hubble gerilimini sadece geç evrendeki genişleme oranını değiştirerek açıklayamayacağını ortaya koydu. Hubble gerilimini ne tür çözümlerin açıklayabileceğini incelemek için, geç evrendeki genişleme oranını değiştiren tüm modeller sınıfının uygulanabilirliğini test eden istatistiksel araçlar geliştirildi. Bilim insanları oldukça esnek olan bu istatistiksel araçları, evrenin genişleme hızına ilişkin gözlemlere potansiyel olarak uyabilecek ve Hubble gerilimine bir çözüm sunabilecek farklı modelleri eşleştirmek ya da taklit etmek için kullandı.
Test edilen modeller arasında karanlık enerjinin evrenin farklı zamanlarında farklı davrandığı evrimleşen karanlık enerji modelleri de yer alıyor. Ayrıca karanlık enerjinin karanlık madde ile etkileşime girdiği etkileşimli karanlık enerji-karanlık madde modellerini ve yerçekiminin evrenin farklı zamanlarında farklı davrandığı değiştirilmiş yerçekimi modelleri de test edildi.
Ancak bunların hiçbiri Hubble gerilimini tam olarak açıklayamadı. Bu sonuçlar, fizikçilerin gerilimin kaynağını anlamak için erken evreni incelemeleri gerektiğini gösteriyor.