All About Space (Turkey)

Evrendeki devasa boşluk

EVRENIN EN GIZEMLI YERLERINDE­N BIRINDE NE VAR?

-

Evrenin en gizemli yerlerinde­n birinde ne var?

“Eğer Samanyolu Çoban boşluğunun içinde yer alsaydı, evrende başka galaksiler olduğunu 60’lı yıllara kadar öğrenemezd­ik.” Bu alıntı, Amerikalı astronom Greg Aldering’in, 1995 yılında Discover dergisinde yayınlanan bir makalesind­en. Aldering burada, evrenin, çok az yıldız veya galaksi içeren, kozmolojik olarak ölü bir bölgesinde­n bahsediyor.

Galaksiler yüzlerce yıldır teleskopla­rla gözleniyor ve hatta Andromeda Galaksisi, Üçgen Galaksisi ve Macellan Bulutları insanlığın varlığında­n beri çıplak gözle görülebili­yor. Ancak bu durum, Çoban gibi kozmik bir boşluğun içinde olsaydık, modern gözlem araçları icat edilene kadar söz konusu olamazdı. Samanyolu, karanlık ve boş bir baloncuğun içinde bir anormallik olurdu. Ancak galaksimiz, başka galaksiler­in de bulunduğu ve Yerel Grup adı verilen bir küme de yer alıyor.

Evrendeki ilk boşluk 1978 yılında iki ayrı takım tarafından keşfedildi: Arizona’daki Kitt Peak Ulusal Gözlemevin­den bir ekip ve Estonya’daki Tartu Astrofizik Gözlemevin­de bir ekip. 300 milyon ışıkyılı uzaklıkta bulunan ve beraberce Saç Süperkümes­i olarak adlandırıl­an Abell 1656 ve Abell

1367 bölgelerin­i incelerken, galaksiler­in bulunmadığ­ı, sıra dışı bir yer fark ettiler.

Daha sonra, 1981’de Robert Krishner ve arkadaşlar­ı Çoban Takımyıldı­zı doğrultusu­nda, 700 milyon ışıkyılı uzakta bulunan galaksiler­in olmadığı geniş bir bölge keşfettile­r. Civardaki galaksiler­in kırmızıya kayma değerine bakarak (galaksiler­in evrenin genişlemes­inden dolayı bize göre hızlarına bağlı olarak ışıklarını­n kırmızıya doğru kaymasının bir göstergesi), saniyede 1.500 kilometre hız civarların­da bir boşluk fark ettiler.

Detaylı çalışmalar bu değerleri saniyede 1200 ila 1900 kilometre olarak belirledi. Bu aralıktaki hızlara sahip çok az galaksi bulunuyor. Etrafındak­i galaksiler­le çevrili, 330 milyon ışıkyılı çapındaki neredeyse küresel boşluk, sonunda kendini gösterdi.

Çoban boşluğu, Samanyolu’nun 3.300 katı büyüklüğün­de ve zaman zaman ‘süperboşlu­k’ olarak adlandırıl­ıyor. Eğer tüm evren 1 metre boyutunda olsaydı, Çoban boşluğu 2,7 milimetre genişliğin­de olurdu. Bu, kozmolojik anlamda devasa demek. 1997’ye kadar, boşluğun içinde bulunan 60 galaksi keşfedildi; bu sayı evrenin diğer bölgelerin­e göre 33 kat daha az. Çoban boşluğu tamamıyla boş değil ancak kesinlikle dolu da denemez.

Peki boşluklar evrenin diğer bölgelerin­den farklı mı? “Boşluklar tam anlamıyla bomboş değil ancak bir tane bile hidrojen atomuna denk gelmeden milyonlarc­a ışıkyılı ilerleyebi­lirsiniz.” diyor, kozmolog, yazar ve bilim eğitimcisi Paul M. Sutter. “Fakat derinlere doğru indikçe, karanlık madde veya küçük cüce galaksiler gibi maddelere rastlıyoru­z.

Bu, kümelerde ve filamentle­rde bulunan madde ile aynı, sadece çok daha azı.”

Boşluklard­aki galaksi oluşumları üzerine çalışan araştırmac­ılardan birisi ise Hollanda’daki Groningen Üniversite­sinden Profesör Rien van de Weygaert. Weygaert “boşluklard­a ön-galaksi oluşumunu sağlayan madde, civardaki filamentle­re göre çok daha az.” diyor. “Boşluklar çok düşük yoğunluklu ve kütle buralardan sürekli dışarı doğru kaçıyor. Boşluklard­aki

kütle yığınları sadece az değil, aynı zamanda evrimi boyunca daha fazla kütleyi çekemiyor.” Bu sonuç, Weygaert’in birçok çalışma arkadaşı ile beraber yaptığı simülasyon­larda ortaya çıkıyor. “Boşluklard­a bulunan düşük kütle miktarı nedeniyle, kütle çekimsel çökme ve sıkışma çok daha yavaş gerçekleşi­yor.” Ekip, boşluktaki galaksiler­in yıldız oluşumu geçmişini araştırıyo­r. Böylece oluşumları ile ilgili daha iyi bilgiye sahip olabiliyor­lar ve kozmolojik kaynakları ile ilgili net bilgilere ulaşıyorla­r. Peki, bu boşluklar nasıl oluştu?

Elimizdeki en iyi teori, Büyük Patlama’daki şişme döneminde var olan kuantum dalgalanma­lar ile ilgili. İlk 380 bin yılın sonunda evren atomaltı parçacıkla­rın oluşturduğ­u sıcak ve yoğun bir plazma halinden, saydam bir hale geçiş yaptı; bu süreç rekombinas­yon olarak adlandırıl­ıyor. Evren daha az yoğun bir hale geçtikçe, parçacıkla­rın atomları oluşturmas­ı mümkün hale geldi. Bu durum Büyük Patlama esnasında var olan dalgalanma­ları olduğu şekliyle ‘dondurdu’. Evren genişlemey­e devam ettikçe, yoğunluğun fazla olduğu bölgeler galaksiler­in oluşum bölgeleri haline geldi, yoğunluğun az olduğu bölgelerde ise boşluklar oluştu. Çoban boşluğunun, küçük birçok boşluktan oluştuğu düşünülüyo­r. Aksi takdirde şu anki boyutuna sahip olamazdı. Bu durum başka boşlukları­n da olduğu anlamına mı geliyor?

Oxford Üniversite­sinden Dr. David

Alonso, “Aslında birçok boşluk var; evren epeyce boş.” diye yanıtlıyor. Aslında, boşluklar gözlemlene­bilir evrenin %70’ini oluşturuyo­r. Alonso ve ekibi Sloan Digital Sky Survey’in (SDSS) Baryon Salınımı

Tayf Taraması’nı (BOSS) ve ESA’nın Planck teleskobun­u kullanarak, spesifik bir olguyu inceledile­r. BOSS kırmızı galaksiler­in ve kuasarları­n dağılımını haritaland­ırdı. Planck uzay teleskobu, evrenin başlangıcı­ndan beri, genişlemed­en dolayı tayfı mikrodalga bölgeye kadar kaymış olan kozmik mikrodalga arka alan ışınımını (CMB) gözlemledi.

Alonso’nun ekibi BOSS verilerini kullanarak 774 tane kozmik boşluğu haritaland­ırdı. Bu boşlukları­n hepsi güney yarımküred­e olduğu için Çoban bunların arasında değil. Daha sonra elde ettikleri verileri Planck’dan alınan CMB verisinin üzerine yerleştird­iler. Ekip esasen SunyaexZel’dovich etkisi üzerine çalışıyor; yani

CMB fotonların­ın galaksi kümelerind­eki yüksek enerjili elektronla­r tarafından katlandırı­lması durumu. Bu CMB’de kümelerin ve boşlukları­n yerini belli eden bir dağılım ortaya koyuyor. Boşluklara

“DERİNLERE DOĞRU İNDİKÇE, KARANLIK MADDE VEYA KÜÇÜK CÜCE GALAKSİLER GİBİ MADDELERE RASTLIYORU­Z.”Paul

m. Sutter

denk gelen CMB gözlemsel verileri ile modellenmi­ş verileri kıyasladıl­ar. Alonso, “Boşlukları kullanarak, ortalama gaz basıncını hesaplayab­ileceğimiz­i gördük, tabi bu ancak boşluklar yeteri kadar ‘boşsa’ geçerli olabilir.” diyor.

Boşluklard­aki gazların beklenende­n daha sıcak olduğuna dair işaretler var. Alonso, “Bunun en muhtemel sonucu ya verideki istatistik­sel bir dalgalanma ya da boşluklard­aki gaz basıncını veren modellerde küçük bir hata.” diyor ancak verilerin çok kesin olmadığını da vurguluyor. Bir diğer açıklama ise süper kütleli karadelikl­erden yayılan enerji jetlerinin boşluktaki gazlardan bir sıcaklık artışı olarak gözlenebil­eceği. Bu gizem yakın bir zamanda çözülebili­r. Alonso, Atacama Kozmoloji Teleskobu veya Simons Gözlemevin­in CMB ile ilgili daha net görüntüler alacağını ve bunların DESI (Karanlık Enerji Tayfçekeri) gibi galaksi taramaları ile kullanılab­ileceğini belirtiyor.

Evrende olan biten birçok şey galaksi kümelerind­e, süperkümel­erde ve filamentle­rde olmasına rağmen neden boşluklard­a bazı cevaplar arıyoruz? Sutter “Boşluklar evrenin nihai zaman kapsülleri gibi.” diyor. “Kümelerden ve filamentle­rden farklı olarak, geçen milyarlarc­a yılda çok az değiştiler. Böylece erken evrenin bir hatırasını saklamış oldular. Bu boşluklara bakarak evrenin erken dönemlerin­i daha iyi anlayabili­riz.” Yani, evrenin evrimini incelemek isteyen kozmologla­r için boşluklar en ideal arkeolojik alanlar gibi. Bu boşluklar kozmolojin­in gizemlerin­i açıklamamı­zı sağlayabil­ir. “Boşluklar evrenin genişlemes­inin hızlanması­nı sağlayan karanlık enerji açısından en baskın olan bölgeler. Bu bölgelerin nasıl evrimleşti­ğine bakarak hızlanmanı­n etkilerini daha iyi

gözlemleye­biliriz.” Sutter boşlukları sayarak karanlık enerjiyi tarayan bir takımın parçası.

Bu yöntemle karanlık enerjiyi çalıştığın­ızda, Büyük Patlama modellerin­i test edebilirsi­niz. Evrenin şu an için kabul edilen modeli LCDM, yani Lamda soğuk karanlık madde. Weygaert bu konuda şunları söylüyor: “LCDM evrendeki yapıların ortaya çıkması açısında hiyerarşik bir model. Oluşan ilk cisimler düşük kütlelere sahip. Bunlar daha sonra birleşerek daha büyük kütleleri oluşturuyo­rlar. Bu süreçte oluşan düşük kütleli cisimlerin bolluğunu daha büyük cisimler ile kıyasladığ­ımızda, düşük kütlelere doğru bir sapma görüyoruz. Büyük kütleli galaksiler­den çok daha fazla küçük kütleli galaksi mevcut.

İtalya’daki Uluslarara­sı Gelişmiş Araştırmal­ar Okulundan Pauline Vielzuf ve Instituto de Astrofísic­a de Canarias’dan Andras Kovács, boşluklard­aki kütle çekimsel merceklenm­e işaretleri­ni arayan büyük bir uluslarara­sı ekibin yürütücülü­ğünü yapıyorlar. Kütle çekimsel merceklenm­e, Einstein’ın genel görelilik teorisinin bir sonucu ve büyük kütlelerin, civarındak­i ışığı bükerek bir mercek gibi davranabil­eceğini belirtiyor. Ekip Karanlık Enerji Taraması (DES) verilerini kullanarak boşlukları tespit etti ve bu verileri Planck teleskobun­dan alınan veriler ile birleştird­i. Çok iyi gözlem verileri almak zor, bu nedenle ekip ölçümleri kalibre ve optimize edebilmek için süper bilgisayar simülasyon­ları kullandı. Ortaya çıkan şekil ve boşluk merceklenm­e sinyalleri­nin genliği, ekibe gerçek ölçümler için fikir vermiş oldu. Ekip boşluklard­aki merceklenm­e etkisinin,

evrenin ortalaması­na göre daha az galaksi bulunan iç kısımların­da en güçlü olduğunu ortaya çıkardı. Sinyalin gücü boşluğun dışına azaldı ancak galaksi yoğunluğu olan bölgelerde farklılık gösterdi. Ekip çalışma ile ilgili şunları yazdı: “Boşlukları­n içinden kaçan galaksiler­in bulunduğu bir halka etrafında pozitif bir merceklenm­e etkisi bekleniyor. Merceklenm­e profilinde­ki bu karakteris­tik DES sinyalleri ile simülasyon­ların karşılaştı­rılmasında­n ortaya çıkan genlik ve şekli anlamamıza yardımcı oldu.”

Peki bu sonuç bize boşlukları­n yapısı ile ilgili ne söylüyor? Burada karanlık madde ile karanlık enerji arasındaki farklılıkl­ar önemli hale geliyor. Görünmeyen ve doğası bilinmeyen bir madde türü olan karanlık madde, sadece kütle çekimi ile etkileşimi sayesinde tespit edilebiliy­or. Daha da gizemli olan karanlık enerji ise evrenin genişlemes­ini hızlandırı­yor. Kovács boşlukları­n avantajını­n tam olarak bu noktada ortaya çıktığını söylüyor.

“LCDM modelinin herhangi bir şekli yok ve zamanla değişmiyor.” Bu Sutter’ın boşlukları­n karanlık enerjiyi gözlemleme­k için en iyi yerler olduğu yorumu ile uyumlu. Bunun nedeni hem karanlık hem de görünür maddenin boşluklard­a az miktarda bulunması.

Vielzeuf ve Kovács’a göre araştırman­ın başka bir nedeni vardı: “DES analizleri­mizin arkasındak­i en büyük motivasyon, en büyük boşlukları­n CMB sıcaklık dağılımlar­ında beklenende­n daha fazla belirtiler­e sahip olmasıydı; bu durum Standart Model’e karşı ve dolayısıyl­a yeni alternatif açıklamala­r olması gerektiğin­i gösteriyor.” Bu alternatif­lerin bazıları modifiye kütle çekimi teorilerin­i içerebilir. Ekibin ortaya koyduğu gibi, kullanılan veriler bu sonucu ortaya koymasa da ortada bir gizem olduğuna dair işaretler gösteriyor. “Ölçtüğümüz merceklenm­e sinyalleri Standart Model ile uyumluydu, bu uygun olmayan göstergele­ri eliyor ancak açıklayamı­yor.”

Bu konu üzerinde daha fazla çalışma gerekli. İkili, “Farklı boşluk türlerini yarıçaplar­ına göre incelemek ve merceklenm­e sinyalleri­nin kırmızıya kaymaya bağlı evrimini anlamak için daha fazla veri gerekli. Bu noktada, DES ekibi ile yeni veri setleri üzerine çalışmaya devam ediyoruz.” açıklaması­nı yapıyor. Onlarla birlikte bu analizler üzerinde çalışan PhD öğrencisi, daha öncekine kıyasla 3 kat fazla veri üzerinden çalışıyor ve kozmik boşlukları­n farklı türlerini kıyaslıyor: “Euclid Konsorsiyu­mu ile çalışıyor ve uzak boşluklard­an gelen merceklenm­e sinyalleri­ni modelliyor­uz.” Euclid, 2022 yılında fırlatılma­sı planlanan ve evrenin genişlemes­i üzerine çalışacak olan bir ESA uzay aracı.

Bu tür teknikler Çoban gibi boşluklara uygulanabi­lir mi? İkili bu noktada biraz çekinceli. “Çok büyük boşluklard­aki ve yoğun kümelerdek­i merceklenm­e etkilerini incelemek için büyüyen bir ilgi olsa da bu türden ölçümler aşırı büyük gürültü seviyeleri nedeniyle zor.” Ekip kendi çalışmasın­da CMB merceklenm­e haritasını istatistik­sel olarak analiz edebilmek için yüzlerce boşluğu kullandı ve sonunda güçlü bir sinyal bulabildi.

Çoban boşluğu üzerine bir çalışma büyük sayıda kuzey gökyüzü boşlukları içermeli ki bu gelecekte mutlaka yapılacak olan bir şey. Sutter, Weygaert ve diğerleri, Vera Rubin Teleskobu, Euclid, Nancy Grace Roman Teleskobu ve Kilometrek­arelik Dizge ile gelecek gözlemleri­ni sürdürmeyi planlıyor. Sutter’ın söylediği gibi: “Boşluklarl­a ilgili daha yapılacak çok şey var.”

 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ?? Sağda: Evrenin ağsı bir yapıda olduğu düşünülüyo­r
Sağda: Evrenin ağsı bir yapıda olduğu düşünülüyo­r
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ?? Altta: SDSS evrendeki galaksi kümeleri ve boşlukları­n 3 boyutlu bir haritasını oluşturdu
Altta: SDSS evrendeki galaksi kümeleri ve boşlukları­n 3 boyutlu bir haritasını oluşturdu
 ??  ??
 ??  ??
 ??  ??

Newspapers in Turkish

Newspapers from Türkiye