NASA’nın Hubble Uzay Teleskobu, bilim insanlarının evrenin genişleme hızını hassas biçimde ölçmesine yardımcı olmak üzere yaklaşık 30 yıllık bir maratonu tamamlayarak, uzay zamanda 40’tan fazla “kilometre işareti” ayarladı.
Evrenin genişleme hızını ölçme yolculuğu, 1920’li yıllarda gökbilimciler Edwin P. Hubble ile Georges Lemaitre’in yaptığı ölçümlerle başlamıştı. 1998 yılına gelindiğinde, evrenin genişlemesini hızlandıran itici ve gizemli bir güç olan “karanlık enerji” keşfedildi. Son yıllarda Hubble ve diğer teleskoplardan gelen veriler sayesinde gökbilimciler, başka bir beklenmedik olayla karşılaştı: Yerel evrende ölçülen genişleme hızı ile Büyük Patlama’nın hemen sonrasına ait bağımsız gözlemlerde ölçülen genişleme hızı arasında bir uyumsuzluk vardı.
Bu uyumsuzluğun sebebi halen bilinmiyor. Fakat mesafe işareti görevi gören çeşitli evrensel cisimleri barındıran Hubble verisi, tuhaf bir şeyin olduğu ve muhtemelen yeni fizik kanunlarının gerektiği fikrini destekliyor.
ABD Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü (STScI) ve Johns Hopkins Üniversitesinde çalışan Nobel ödüllü bilim insanı Adam Riess, “Evrenin genişleme hızına yönelik en kesin ölçümleri altın standart teleskoplardan ve evrensel mesafe işaretlerinden elde ediyorsunuz” diyor.
Riess, evrenin SH0ES adı verilen Süpernova, H0, Karanlık Enerjinin Durum Denklemi anlamına gelen genişleme hızının araştırıldığı bilimsel bir ortaklığa öncülük ediyor. “Hubble Uzay Teleskobu bunun için yapılmıştı ve bunu yapabileceğini bildiğimiz en iyi yöntemler kullanılarak inşa edilmişti. Hubble’ın başyapıtı muhtemelen bu çünkü söz konusu örnek boyutunu ikiye katlamak için Hubble’ın 30 yıl daha çalışması gerekir.”
Riess’ın araştırma takımının The Astrophysical Journal bülteninin özel sayısında yayımlanacak yeni makalesi, Hubble sabiti üzerindeki en büyük ve muhtemelen son önemli güncellemenin tamamlanması hakkında bilgi veriyor. Yeni sonuçlar, önceki evrensel mesafe örneklerinin iki katından fazlasını kapsıyor. Araştırma takımının önceki verilerin tümünü yeniden analiz etmesiyle birlikte, veri setinin tamamı artık Hubble’ın attığı 1.000’i aşkın turu içeriyor.
NASA 1970’li yıllarda büyük bir uzay teleskobu fikrini düşündüğünde, yapılacak bu masraf ve gerçekleştirilecek olağanüstü teknik çabanın ana gerekçelerinden biri de Cepheid adıyla bilinen yıldızların çözülebilecek olmasıydı. Parlaklıkları dönemsel şekilde artıp azalan bu yıldızlar, Samanyolu galaksimizin içerisinde ve dış galaksilerde görülüyor. İşe yararlıkları 1912 yılında gökbilimci Henrietta Swan Leavitt tarafından keşfedilen Cepheid’lerin, uzun bir süredir evrensel mesafe işaretlerinde altın standart oldukları düşünülüyor. Gökbilimciler, çok daha uzak mesafeleri hesaplamak için Tip Ia süpernovalar adı verilen patlayan yıldızları kullanıyor.
Bu cisimler bir araya geldiğinde, evren çapında “kozmik bir mesafe basamağı” meydana getiriyor ve ismini Edwin Hubble’dan alan Hubble sabiti olarak da bilinen evrenin genişleme hızının ölçülmesinde gerekli görülüyorlar. Söz konusu değer, evrenin yaşını tahmin etmede büyük önem taşıyor ve evrene yönelik bildiğimiz şeyler için temel bir test sunuyor.
Hubble sabitini düzeltmek için Hubble’ın 1990 yılında fırlatılışından hemen sonra başlayan ve Cepheid yıldızlarına yönelik yürütülen ilk gözlem dizisi, iki takım tarafından gerçekleştirilmiş: Bunlardan biri Wendy Freedman, Robert Kennicutt, Jeremy Mould ve Marc Aaronson’un öncülüğündeki HST Anahtar Projesi’yken, diğeri de Allan Sandage ile ortakları tarafından yürütülen ve yakındaki galaksilere dönük uzaklık ölçümünü düzeltmek üzere Cepheid’lerin mesafe işaretleri şeklinde kullanıldığı bir diğer proje.
2000’li yılların başlarında, takımlar Hubble sabiti için yüzde 10’luk bir kesinliğe ulaşarak “görevin tamamlandığını” ilan etmişler. Ulaşılan değer ise 72 +/- 8 km/saniye/megaparsek olmuş.
2005 yılında ve yeniden 2009 yılında Hubble teleskobuna güçlü kameraların eklenmesiyle birlikte, Hubble sabiti araştırmalarının 2. nesli başlamış ve araştırma takımları değeri sadece yüzde bir kesinlikle düzeltmeye koyulmuş. Bu sürecin resmi başlangıcı ise SH0ES programıyla yapılmış. SH0ES’in de içerisinde bulunduğu çeşitli gökbilim takımları, Hubble’ı kullanarak 73 +/- 1 km/saniye/megaparsek’lik bir Hubble sabiti değerinde birleşmişler. Hubble sabiti sorusu araştırılırken kullanılan başka yaklaşımlar olsa da, farklı takımlar aynı sayıya yakın değerlerle çıkagelmiş.
SH0ES takımında uzun süreli liderler olan ve Johns Hopkins Üniversitesinde çalışan Dr. Wenlong Yuan, Teksas A&M Üniversitesinde çalışan Dr. Lucas Macri, STScI’den Dr. Stefano Casertano ve Duke Üniversitesinden Dr. Dan Scolnic yer alıyor. Proje, evrenin başlangıcından kalan evrensel mikrodalga arka plan ışımasının incelenmesiyle çıkarılan Hubble sabitinin kesinliğini denkleştirme yoluyla evreni makas içerisine almak için tasarlanmış.
Katalan Araştırma ve İleri Çalışmalar Enstitüsü (ICREA) ve Barselona Üniversitesi Evren Bilimleri Enstitüsünde çalışan evrenbilimci Dr. Licia Verde, SH0ES takımının çalışmasından şöyle bahsediyor: “Hubble sabiti çok özel bir rakam. Geçmişten gelen bir ipliği günümüzdeki bir iğneye geçirip evrene yönelik bildiklerimizi uçtan uca test etmek için kullanılabilir. Bu süreç, harikulade detaylı bir çalışma gerektiriyor.”
Araştırma takımı, Hubble ile birlikte 42 tane süpernova mesafe işareti ölçmüş. Bu yapıların her yıl yaklaşık bir tane olacak şekilde patladığı görüldüğünden Hubble, evrenin genişlemesini ölçmek için mümkün olduğu kadar fazla süpernovayı kayıt altına almış. “Son 40 yılda görülen ve Hubble teleskobunun erişebildiği bütün süpernovaların örneği elimizde” diyor Riess; yani Hubble gidebildiği kadar gitmiş.
Tuhaf fizik kanunları mı var?
Evrenin genişleme hızının, Hubble’ın gerçekte gördüğünden daha yavaş olduğu tahmin ediliyor. Standart Evrenbilimsel Model ile Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck göreviyle (13,8 milyar yıl öncesinden kalan evrensel mikrodalga arka plan ışımasını gözlemlemiş) yürütülen ölçümlerin birleştirilmesiyle gökbilimciler, Hubble sabitinde daha düşük bir değer tahmin ediyor: SH0ES takımının yaptığı 73’lük tahmine kıyasla, 67,5 +/- 0,5 km/saniye/megaparsek.
Riess’e göre Hubble’ın geniş örnek boyutu göz önüne alındığında, gökbilimcilerin talihsizlik sebebiyle yanılma ihtimali yalnızca bir milyonda bir. Bu oran, fizikte bir problem ciddiye alınırken kullanılan yaygın bir eşik. Gökbilimciler, yerel evrenin genişleme hızı ile kadim evrenin genişleme hızı arasındaki bu uyumsuzluğa açıklama getiremiyor. Fakat cevabın içerisinde, henüz bilmediğimiz fizik kanunları yatıyor olabilir.
Böylesine şaşırtıcı bulgular, Riess gibi evrenbilimciler için hayatı daha heyecanlı hale getiriyor. Hubble sabitini otuz yıl önce evreni kıyaslamak için ölçmeye başlamışlar. Fakat şimdilerde çok daha ilginç bir şeye dönüşmüş. Riess şöyle ekliyor: “Aslında genişleme değerini pek umursamıyorum ama bunu kullanarak evren hakkında daha fazla şey öğrenmek istiyorum.”
NASA’nın James Webb Uzay Teleskobu, bu evrensel mesafe işaretlerini çok daha uzaklarda veya Hubble’ın görebildiklerinden daha keskin çözünürlüklerde göstererek Hubble’ın çalışmalarını devam ettirecek.
Hubble Uzay Teleskobu, NASA ve ESA (Avrupa Uzay Ajansı) arasındaki uluslararası bir işbirliği projesi. Teleskop, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezinden yönetiliyor. Hubble’ın bilim operasyonlarını ise ABD Uzay Teleskobu Enstitüsü (STScI) yürütüyor. STScI ise NASA için ABD Gökbilim Araştırmaları Üniversiteler Birliği tarafından işletiliyor.
Kaynak: NASA/Goddard. Çeviren: Ozan Zaloğlu.