Manoa’daki iki Hawaii Üniversitesi araştırmacısı, Einstein’ın denklemlerini evrenin büyümesini modellemek için uygularken yapılan ince bir hatayı belirledi ve düzeltti.
Fizikçilerin genellikle evren gibi kozmolojik olarak büyük bir sistemin, içinde yer alan küçük sistemlerin ayrıntılarına duyarsız olduğu varsayılmaktadır. Fizik ve Astronomi Bölümü’nden araştırıcı Kevin Croker ve Matematik Bölümünden Joel Weiner, bu varsayımın çok büyük yıldızların çöküşü ve patlamasından sonra kalan kompakt nesneler için başarısız olabileceğini gösterdiler.
Croker, “80 yıl boyunca, genel olarak geniş darbelerle evrenin herhangi küçük bir bölgesinin özel detaylarından etkilenmediği varsayımıyla hareket ettik. Artık genel göreliliğin çökmüş yıldızları – Honolulu’nun büyüklüğündeki bölgeleri – bir bütün olarak evrenin davranışına bin milyar milyar kat daha fazla bağlayabildiği açık” dedi.
Croker ve Weiner, evrenin büyüme hızının bu gibi kompakt nesnelerin ortalama katkısına duyarlı olabileceğini gösterdi. Aynı şekilde, nesnelerin kendileri de, nesnelerin kompozisyonlarına bağlı olarak enerji kazanıp kaybederek evrenin büyümesiyle bağlantılı olabilir. Bu sonuç, kozmolojik ve kompakt nesne fiziği arasında beklenmedik bağlantılar ortaya çıkardığından ve dolayısıyla birçok yeni gözlemsel tahminlere yol açtığı için önemlidir.
Bu çalışmanın bir sonucu, evrenin büyüme hızının, yaşamlarının sonunda yıldızlara ne olduğu hakkında bilgi vermesidir. Gökbilimciler tipik olarak büyük yıldızların öldüklerinde kara delikler oluşturduğunu varsaymaktadır, ancak bu tek olası sonuç değildir. 1966’da, Leningrad’daki Ioffe Fizik-Teknik Enstitüsü’ndeki genç bir fizikçi olan Erast Gliner, çok büyük yıldızların şimdi Karanlık Enerjinin Genel Nesneleri (GEODE’ler) olarak adlandırılabilecek şeye çökmesi gerektiği alternatif bir hipotez önerdi. Bunlar dışarıdan bakıldığında kara delikler gibi görünür, ancak kara deliklerin aksine, tekillik yerine Karanlık Enerji içerirler.
1998’de iki bağımsız gökbilimci ekibi, Evrenin genişlemesinin, Karanlık Enerjinin düzgün bir katkısının varlığına bağlı olarak hızlandığını keşfetti. Bununla birlikte, GEODE’lerin bu şekilde katkıda bulunabileceği kabul edilmedi. Hesaplamalarla birlikte Croker ve Weiner, en eski yıldızların bir kısmının kara delikler yerine GEODE’lere çökmesi durumunda, ortalama katkısının doğal olarak istenen tekdüze Karanlık Enerji’yi üreteceğini gösterdi.
Bu çalışmanın sonuçları, LIGO-Başak işbirliği ile çekim dalgaları yoluyla gözlenen çarpışan çift yıldız sistemleri için de geçerlidir. 2016 yılında LIGO, çarpışan bir çift kara delik sistemi olarak görünen şeyin ilk gözlemini açıkladı. Bu tür sistemlerin olması bekleniyordu, ancak nesne çifti beklenmeyen derecede ağırdı – kabaca bilgisayar simülasyonlarında tahmin edilen karadelik kütlelerinin 5 katı kadardı. Düzeltilmiş formalizmi (matematiksel bir yöntem) kullanarak, Croker ve Weiner, LIGO-Başgo’nun çift karadelik çarpışmaları yerine çift GEODE çarpışmalarını gözlemleyip gözlemlemediğini değerlendirdi.
GEODE’lerin bu çarpışmalara yol açan süre boyunca evrenle birlikte büyüdüklerini buldular. Çarpışmalar meydana geldiğinde, ortaya çıkan GEODE kütleleri, LIGO-Başak gözlemleri ile kabaca bir uyum içinde, 4 ila 8 kat büyüklükte. Croker ve Weiner, teorik sonuçlarını bir GEODE senaryosunun gözlemsel desteğinden ayırmaya özen göstererek, “kesinlikle kara deliklerin ölmediğini vurguladılar.” şu anda ikna edici açıklamalardan yoksundur. Bunu dışlamak için birçok yol içeren bir GEODE senaryosunun diğer birçok gözlemsel sonucunu bekliyoruz. Yüzeyi çizmeye çok az başladık. ”