Karanlık gücün olmadığı bir cihan: Matematikçiler alternatif bir model sunuyor

Evrenin neredeyse yüzde 95’ini gözle göremediğimiz iki gizemli bileşenin, karanlık madde ve karanlık enerjinin oluşturduğu inanışı uzun süredir bilim dünyasında kabul görüyor. Bu iki kozmik güç, evrenin yalnızca yüzde 5’lik kısmını oluşturan “normal madde”yi açıklamakta yetersiz kalan gözlemleri anlamlandırmak için bilim insanlarının başvurduğu temel çerçeveyi oluşturuyor. Örneğin evrenin hızlanan genişlemesini açıklamak için, bundan karanlık enerjinin sorumlu olduğu varsayılıyor. Nitekim kozmolojide standart model olarak kabul edilen Lambda-CDM modeli de büyük ölçüde bu varsayım üzerine kurulu. Ancak son dönemde bu kabulleri tartışmaya açan çalışmalar üst üste geliyor. Nitekim bu hafta o çalışmalara bir yenisi daha eklendi.

Kaliforniya Üniversitesi’ne bağlı UC Davis’te görevli matematikçiler tarafından yayımlanan yeni çalışma, mevcut kozmoloji modelinin temelinde ciddi bir problem olabileceğini öne sürüyor. UC Davis araştırmacıları, Einstein-Euler denklemleri üzerinden yaptıkları matematiksel analizlerin, evrenin standart genişleme modelinin sanıldığı kadar sağlam olmayabileceğini gösterdiğini söylüyor. Genel görelilik ile akışkanlar dinamiğini bir araya getiren Einstein-Euler denklemleri; galaksilerin, kara deliklerin ve evrenin genişlemesinin modellenmesinde uzun süredir kullanılan temel araçlardan biri. Araştırmaya göre bu denklemler içerisinde ortaya çıkan kararsızlıklar, evrenin hızlanan genişlemesini açıklamak için karanlık enerjiye ihtiyaç olmayabileceğine işaret ediyor.

Haberi okuduğunuz için teşekkürler, bizi takip etmeyi unutmayın!

Çalışmanın yazarlarından olan matematik profesörü Blake Temple, mevcut kozmoloji modelini sivri ucu üzerinde dengede duran bir kaleme benzetiyor. Temple’a göre matematiksel olarak bu denge mümkün görünse de sistem son derece hassas ve en küçük bozulmada çöküyor. Araştırmacılar da Friedmann uzay-zamanları olarak bilinen ve evrenin genişlemesini açıklamak için kullanılan matematiksel modellerin benzer şekilde kararsız olduğunu savunuyor. Özellikle Büyük Patlama’ya yakın dönemleri inceleyen analizlerde, bu modellerin hem küçük hem de büyük ölçeklerde istikrarsız davranışlar sergilediği tespit edildi.

Yapılan analizler sonucunda araştırmacılar, Friedmann uzay-zamanlarının büyük ölçeklerde radyal bozulmalara karşı kararsız olduğunu ortaya koydu. Çalışmaya göre bu durum, Lambda-CDM modelinin genel görelilik denklemleri içerisinde fiziksel olarak kararlı bir çözüm olmayabileceğini gösteriyor. Üstelik araştırmacılar, evrenin hızlanan genişlemesinin Einstein-Euler denklemlerinden doğal olarak ortaya çıkabileceğini; bunun için ne kozmolojik sabite ne de karanlık enerjiye ihtiyaç duyulmayabileceğini savunuyor.

Mevcut Model Matematiksel Olarak Çalışıyor ama Fiziksel Gerçekliği Karşılamıyor

Araştırmacılara göre burada dikkat çekici olan nokta, bu kararsızlığın yalnızca belirli koşullarda değil, Friedmann modellerinin neredeyse tamamında ortaya çıkıyor olması. Temple, fizik dünyasında kararsız çözümlerin genellikle “gerçek fiziksel sistemleri temsil etmeyen çözümler” olarak değerlendirildiğini söylüyor. Yani mevcut kozmoloji modelinin matematiksel olarak çalışıyor görünmesi, onun fiziksel gerçekliği tam anlamıyla temsil ettiği anlamına gelmeyebilir.

Karanlık enerji fikrinin ortaya çıkışının arkasında da aslında benzer bir tarihsel süreç bulunuyor. Albert Einstein, 1915 yılında genel görelilik teorisini geliştirdiğinde evrenin statik olduğunu düşünüyordu. Ancak kendi denklemleri evrenin genişlemesi gerektiğini gösterince, bu genişlemeyi dengelemek için “kozmolojik sabit” adı verilen ek bir terim ekledi. Daha sonra Edwin Hubble’ın 1929’da evrenin gerçekten genişlediğini keşfetmesiyle Einstein’ın bu eklemeyi “en büyük hatası” olarak tanımladığı söylenir. Fakat 1990’larda evrenin genişlemesinin hızlandığının keşfedilmesiyle birlikte kozmolojik sabit yeniden gündeme geldi ve zamanla karanlık enerji kavramıyla ilişkilendirildi. Bugün kullanılan Lambda-CDM modeli de bu yaklaşımı temel alıyor. Bu modelde evrenin büyük ölçeklerde homojen olduğu, yani maddenin uzaya eşit şekilde dağıldığı varsayılıyor. Friedmann evreni olarak bilinen bu matematiksel yapı, uzun süredir modern kozmolojinin temelini oluşturuyor. Ancak UC Davis ekibi, bu modelin altında yatan matematiksel varsayımların yeterince sağlam olmadığını düşünüyor.

Elbette bu araştırmanın ortaya koyduğu sonuçlar şu aşamada bilim dünyasında kesin kabul görmüş değil. Karanlık enerji hâlâ modern kozmolojinin en yaygın kabul gören açıklamalarından biri olmaya devam ediyor. Ancak son yıllarda farklı araştırma ekiplerinden gelen benzer eleştiriler, mevcut kozmoloji modelinin bazı temel varsayımlarının yeniden değerlendirilmesine yol açmış durumda.