Modern kozmoloji, 13,8 milyar yıl önce gerçekleşen Büyük Patlama’dan (Big Bang) bu yana genişleyen ve soğuyan bir evren tablosu çiziyor. Ancak bu modelin üzerine inşa edildiği iki temel sütun olan “karanlık madde” ve “karanlık enerji”, varlıkları doğrudan kanıtlanamamış kuramsal varsayımlar olarak kalmayı sürdürüyor. 2019 Nobel Fizik Ödülü sahibi ve çağdaş kozmolojinin öncülerinden James Peebles, evreni anlama biçimimizin kusursuz bir doğrudan ziyade, Ptolemaios’un (Batlamyus) gezegen hareketlerini açıklamak için uydurduğu karmaşık “epibisikletler” (dışmerkezli çemberler) gibi geçici yaklaşımlardan ibaret olabileceğini vurguluyor.
Standart Kozmolojik Model’in (Lambda-CDM) kurucuları arasında yer alan Peebles, modelin matematiksel olarak çalıştığını ancak doğanın gerçekliğini tam olarak yansıtıp yansıtmadığı konusunda ciddi soru işaretleri barındırdığını ifade ediyor.
Büyük Patlama’nın fosil izi ve karanlık bilmece
Büyük Patlama teorisinin en güçlü kanıtı, uzayın her yönünü dolduran homojen kozmik mikrodalga arka plan ışımasıdır. 1964 yılında Arno Penzias ve Robert Wilson tarafından tesadüfen keşfedilen bu ışıma, evrenin bir zamanlar aşırı sıcak ve yoğun bir termal dengede olduğunu kanıtladı. Ancak 1980’li yıllarda bu ışımanın pürüzsüz yapısı ile evrendeki galaksi ve gökada kümelerinin oluşturduğu devasa kütle yığılmaları arasında büyük bir tezat baş gösterdi.
James Peebles, bu çatışmayı çözmek için görünmeyen “soğuk karanlık madde” hipotezini modele dahil etti. Atomları oluşturan normal (baryonik) maddeden farklı olan bu kuramsal parçacıklar, ışıkla ya da elektromanyetik kuvvetle etkileşime girmiyor, yalnızca kütleçekimi uygulayarak galaksilerin dağılmadan bir arada kalmasını sağlıyordu. Fakat laboratuvarlarda onlarca yıldır sürdürülen en hassas dedektör deneylerine rağmen karanlık madde parçacıklarına dair tek bir doğrudan iz dahi bulunamadı.
Einstein’ın terk ettiği katsayı: Karanlık enerji
Benzer bir durum evrenin ivmelenerek genişlemesini açıklamak için de geçerli oldu. Albert Einstein’ın 1917’de statik bir evren kurgulamak amacıyla denklemlerine eklediği, ardından “en büyük hatam” diyerek geri çektiği kozmolojik sabit, 1980’lerde Peebles tarafından çok küçük bir değerle yeniden gündeme getirildi. 1998’deki süpernova gözlemleriyle evrenin genişleme hızının arttığı kanıtlanınca bu sabit “karanlık enerji” adını aldı ve keşfi yapan bilim insanlarına 2011 Nobel Ödülü’nü kazandırdı.
Bugün fizikçilerin hesapladığı teorik değer ile gözlemlenen değer arasında akıl almaz bir uçurum bulunuyor. Evrenin yaklaşık yüzde 95’ini oluşturan bu iki bileşenin ne olduğu hala bilinmiyor.
Hubble gerilimi ve yeni fizik arayışı
Standart model üzerindeki baskı son yıllarda yapılan yüksek hassasiyetli ölçümlerle daha da arttı. Özellikle evrenin genişleme hızını ifade eden Hubble sabiti konusunda ortaya çıkan uyumsuzluk, yani “Hubble gerilimi”, derinleşti:
- Yakın evren ölçümleri: Süpernovalar ve sefeid yıldızları üzerinden yapılan doğrudan ölçümler genişleme hızını saniyede megaparsek başına yaklaşık 73,5 kilometre olarak hesaplıyor.
- Erken evren ölçümleri: Kozmik arka plan ışıması verilerine dayanan teorik model hesaplamaları ise bu hızı 67 kilometre seviyesinde gösteriyor.
Aralarındaki yaklaşık yüzde 10’luk bu fark, ölçüm hatalarıyla açıklanamayacak istatistiksel bir kesinliğe ulaşmış durumda. Bu uyumsuzluk, Standart Model’in ötesinde henüz bilinmeyen “yeni bir fiziğin” varlığına işaret ediyor.
Yeni nesil teleskoplar gerçeği arıyor
Karanlık Enerji Spektroskopik Cihazı (DESI) tarafından yapılan son haritalandırmalar, karanlık enerjinin sabit kalmayıp zamanla zayıflayabileceğine dair ilk ipuçlarını sundu. Şili’deki Vera C. Rubin Gözlemevi’nin başlattığı 10 yıllık gökyüzü taraması ve Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Öklid (Euclid) uzay teleskobundan gelecek kapsamlı kozmolojik veriler, mevcut denklemlerin kaderini belirleyecek.
James Peebles, fizik yasalarının yanlış değil ancak eksik olduğunu ve sürekli bir yaklaşımlar zincirinden ibaret olabileceğini hatırlatıyor. Maxwell’in elektromanyetizma teorisinin kuantum elektrodinamiğine evrilmesi gibi, bugünkü kozmolojik modelin de yerini çok daha kapsayıcı, karanlık bileşenlerin sırrını çözen yeni bir kozmoloji kuramına bırakması bekleniyor.
