Hubble Sabiti ve Karanlık Enerji
Evren genişliyor... Galaksiler biribirinden devasa hızlarda uzaklaşıyorlar..Hem de büyük bir ivmeyle hızlanarak...Kozmolojinin güncel en büyük problemlerinden biri olan bu konuyu aydınlatmak üzere yapılan yeni gözlemler, genişlemeden sorumlu olduğu düşünülen "karanlık enerjiyi" aydınlatmaya her geçen gün daha da yaklaşıyor.
Eski inanışlara göre tamamen durağan ve (bana göre) oldukça "sıkıcı" bir evrende yaşıyorduk; hatta bunun için çok eskilere de gitmemize gerek yok. Einstein da dahil olmak üzere zamanın hemen hemen bütün fizikçileri böyle olduğunu düşünüyordu. Sorun, evrendeki tüm yıldızlar ve galaksileri oluşturan maddenin kütle çekimi ile kendi üzerine çökmemesini sağlayacak, bir nevi dengede tutacak bir mekanizmaya ihtiyaç duyulmasıydı. Bunun için de Einstein kütle çekimini ifade ettiği genel görelilik denklemlerine, nereden geldiği belli olmayan bir sabit ekledi : Kozmolojik Sabit. 1923 yılında Edwin Hubble yaptığı gözlemlerle galaksilerin bizden uzaklaştığını keşfettiğinde evrenin genişlediği ortaya çıktı ve artık Einstein'ın kozmolojik sabitine ihtiyaç yoktu. Eisntein da bunu "en büyük hatası" olarak açıkladı ve herşey yoluna girdi.. Ta ki 1998 yılında uzak galaksilerdeki yıldız patlamaları incelemelerinden evrenin genişlemesinin giderek hızlandığı anlaşılana kadar. Şimdi ise uzayın hızlanarak genişlemesine neden olan bu itici kuvveti açıklamak için kullanılan "karanlık enerjinin" bir zamanlar Einstein'ın en büyük hatası olarak kabul ettiği kozmolojik sabit olabileceği ön görülüyor. Einstein'ın en büyük hatasının bile böylesi bir probleme çözüm olabilmesi, bence dehası hakkında oldukça iyi fikir veriyor.
Geçen ayki yazılardan birinde evrenin genişlemesi ve yaşı üzerine detaylı bir şekilde bahsetmiştim. Galaksi uzaklıkları ve uzaklaşma hızları galaksilerdeki parlak Cepheid değişken yıldızları ile tayin ediliyordu hatırlarsanız. Bu Cepheid değişken yıldızlarına ek olarak çekirdeklerindeki nükleer yakıtı bitirip patlayan belirli sınıf yıldızların oluşturduğu süpernovaları da ekleyebiliriz. Ia tipi supernova olarak adlandırılan bu patlamaların standart bir parlaklığa sahip oldugu biliniyor. Herhangi bir galaksi de böyle bir supernova patlaması izlendiğinde gözlenen parlaklığı, supernovanın bilinen parlaklığı ile karşılaştırarak galaksinin konumu hakkında bilgi edinilebiliyor. Ia supernovaların Cepheid değişkenlere sağladığı üstünlük, bu yıldızlardan çok daha parlak olmaları sebebiyle milyarlarca ışık yılı öteden gözlenebilmeleri. Astronomide ne kadar uzağa bakarsak o kadar geçmişi gördüğümüzden Ia supernova gözlemleri, evrenin genişlemesinin geçmişinde daha da gerilere bakmamızı sağlıyor diyebiliriz.
Bu yazıya ilham veren güncel konu, Hubble'ın yayınladığı haberde evrenin genişleme hızının(Hubble sabiti) en son ölçülen değeri ile (73.5 km /sn)/ Megaparsec +/- 3.2 olarak hesaplandığının açıklanması. Günlük birimlere dönüşüm yaparsak bu, (22.5 km/sn)/Milyon ıy'na denk geliyor. Yani bizden bir milyon ışık yılı uzaklıktaki bir galaksinin bizden 22.5 km/s hızla uzaklaştığını görüyoruz. Hata oranının yüzde beşin altına inmiş olması eldeki değerin kesinliğinin gittikçe güç kazandığını gösteriyor. Bu değerin hatasız hesaplanması evrenin hızlanarak genişlemesine neden olan "karanlık enerjinin" bilinmeyen doğasını açıklamak için çok önemli.
11 yıl önce karanlık enerjinin keşfinde de bulunan Uzay Teleskobu Bilim Enstitusu'nden Adam Reiss tekrar Hubble'ı kullanarak aşağıda görünütüsü bulunan NGC 3021 galaksisinin de dahil olduğu yedi galaksiyi gözleyerek yukarıda bahsettiği Hubble sabiti değerine ulaştı.
Şekilde NGC 3021 spiral galaksisinin Hubble tarafından alınan görüntüsünü görüyorsunuz. Kara içine alınmış bölümlerdeki yeşille işaretlenmiş Cepheid değişken yıldızlarının parlaklıklarını kullanarak galaksinin uzaklığı hesaplanabiliyor. Bu verileri, galakside 1995 yılında patladğı bilinen bir supernovanın(SN 1995aI ) da verileri ile birleştirilerek uzaklık değeri kalibre edilebiliyor.(Kaynak Hubblesite)
Hesaplamalar yapılırken öncelikle bahsi geçen yedi galaksiden biri olan NGC 4758'in uzaklığı bilinen geometrik yöntemler, Kepler kanunları ve Cepheid değişkenleri yardımıyla hesaplanıyor. Ardından daha uzak 6 galaksideki Cepheid değişkenleri gözlenerek aynı galaksilerdeki Ia tipi supernovaların parlaklığı kalibre ediliyor. En son olarak da milyarlarca ışık yılı uzaklıktaki Ia supernovaların parlaklıkları ve kırmızıya kayma değerleri elde edilip evrenin genişleme hızı, dolayısıyla Hubble sabiti hesaplanıyor
Resmin büyük hali için tıklayınız (Kaynak Hubblesite)
Peki bu karanlık enerji konusu da neyin nesi? Evrenin beklendiği gibi yavaşlamadığı görüldüğünde hızlanmayı tetikleyecek ve kütle çekiminin çekici etkisine karşı koyacak bir kuvvete ihtiyaç duyuldu. Bu kuvvet için şu anda önerilen modellerde evrenin her yerini kaplayan ve değeri değişmeyen bir enerjiden bahsediliyor : karanlık enerji. Şu anda kimsenin pek bir fikri olmadığından terim olarak "karanlık enerji" seçilmiş; tıpkı galaksilerin dönüş eğrilerindeki gariplikler için önerilen "karanlık madde" gibi.. İsminin çağrıştırdığı gibi karanlık enerji şu anda herkesin kafasını karıştırıyor. Bu enerji alanının zamanla değişip değişmediği, kaynağının ne olduğu tam olarak bilinmiyor (Önerilerden biri yukarıda bahsettiği Einstein'in kozmolojik sabiti). Evrenin genişlemesi ile ilgili detaylar elde edildikçe karanlık enerjinin de aydınlatılacağı düşünülüyor.
Son olarak, bilinen birşey var ki evren bu hızla genişlemeye devam ederse millyarlarca yıl sonra bütün evren hemen hemen bir boşluk olacak... O zamanlarda Dünya'da akıllı canlılar kalırsa teleskoplarından muhteşem galaksiler yerine derin karanlık boşluğu seyredecekler. Kendimizi şanslı hissetmeliyiz sanırım!
Kaynak haber : Hubble Site
Bulutsu 3 Yaşında!
Gökyüzüne Ne Kadar Yakınsınız?
Hubble'a Son bir Destek
Planck ve Herschel 14 Mayıs'ta Fırlatılıyor!
CERN'deki son gelişmeler