Einstein'ın En Ünlü Teorisi Şimdiye Kadarki En Büyük Sınavını Geçti

Genel göreceliğin bugüne kadarki en büyük testlerinden birinde, büyük bir gökbilimci ekibi, Evren'in 11 milyar yıllık tarihi boyunca yaklaşık 6 milyon galaksinin dağılımının haritasını çıkardı.

Yerçekiminin bu galaksileri, Evren'in genişlemesinin dışa doğru çekimine karşı kozmik ağın iplikleri boyunca bir araya getirme şekli ve bu ağın zaman içinde evrimleşme şekli, Einstein'ın ünlü teorisi tarafından yapılan tahminlerle tam olarak uyumludur.

Evrenin 13,8 milyar yıllık tarihinin büyük bir bölümünü kapsayan bu çalışma, belki de genel göreliliğin bugüne kadarki en büyük testidir - yani teorinin en küçük ölçeklerde olduğu kadar en büyük ölçeklerde de geçerli olduğu anlamına gelmektedir.

Bulgular yayınlanmak üzere gönderildi ve hakem değerlendirmesinden önce arXiv'e yüklenen üç yeni ön baskıda mevcut.

Fransız Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi'nden kozmolog Pauline Zarrouk, “Genel görelilik güneş sistemleri ölçeğinde çok iyi test edildi, ancak varsayımımızın çok daha büyük ölçeklerde çalıştığını da test etmemiz gerekiyordu” diyor.

“Galaksilerin oluşum hızını incelemek teorilerimizi doğrudan test etmemizi sağlıyor ve şu ana kadar genel göreceliğin kozmolojik ölçeklerde öngördükleriyle örtüşüyoruz.”

Yerçekimi evrenin işleyişinde temel bir unsurdur. Ne olduğunu ya da neden olduğunu bilmiyoruz, sadece kütlesi olan nesnelerin kütlesi olan diğer nesneleri çekme eğiliminde olduğunu; çekimin gücünün kütle ile doğru orantılı olduğunu; ve bir kütlenin etrafındaki uzay-zaman geometrisini değiştirdiğini biliyoruz.

Aynı zamanda Evreni bir araya getiren bir tutkal gibi davranır. Karanlık madde tarafından üretilen çekim alanlarının büyük filamentleri bir tür ağ halinde tüm Evreni kaplar; ve Evrendeki maddenin çoğu bu kozmik ağın telleri ve düğümleri boyunca dağılmıştır.

Bu öngörülebilir ve ölçülebilir bir durumdur ve şimdiye kadar genel görelilik teorisi tarafından son derece iyi kısıtlanmış ve tanımlanmıştır. Ancak teoride kusurlar bulmak, kuantum mekaniği ile klasik fizik arasındaki uzlaşmaz farklılıklar gibi oldukça çetrefilli bazı sorunlara çözüm getirebilir. Bu nedenle bilim insanları, Evren'in içeriğinin tüm ölçeklerde genel göreliliğin söylediği gibi görünüp görünmediğini görmek için onu kurcalamaya devam ediyor.

Bu da bizi Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı liderliğindeki Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı'na (DESI), şu anda gözlemlenebilir Evren'in en büyük sırlarını çözmek için haritasını çıkarmaya çalışan büyük bir uluslararası işbirliğine getiriyor. Bu araç 2019'dan beri faaliyette; yeni sonuçlar, araç tarafından elde edilen verilerin sadece ilk yılının ayrıntılı ve genişletilmiş bir analizine dayanıyor.

DESI İşbirliği bu verileri, 11 milyar yıl önceki erken Evren'den itibaren kozmik ağ boyunca büyümelerini, evrimlerini ve dağılımlarını haritalandırarak, Evren tarihi boyunca 5,7 milyon galaksi ve kuasarın özenli bir araştırmasını yapmak için kullandı.

Kozmik ağın büyümesini ve dağılımını tahmin etmek için genel görelilik teorisini kullandılar ve içinde yaşadığımız Evren'in epik bir kozmik ölçekte göreliliğin söylediği şekilde davrandığını buldular. Daha fazla yerçekimi eklediğimizde ya da birazını çıkardığımızda Evren artık aynı görünmeyecektir.

Sonuç, bu yılın başlarında Evren'in genişleme hızını, Evren'in erken dönemlerini dolduran atomik sis dağıldığında donan akustik dalgaların kozmik kalıntılarına dayanarak ölçen bir makalenin ardından geldi. DESI İşbirliği, devam eden çalışmaların Evrenin evrimine ve dolayısıyla onu yönlendiren gizemli güçlere ışık tutmaya devam edeceğini umuyor.

Michigan Üniversitesi'nden fizikçi Dragan Huterer, “DESI ilk kez kozmik yapının büyümesine bakıyor” diyor. “Değiştirilmiş yerçekimini araştırmak ve karanlık enerji modelleri üzerindeki kısıtlamaları iyileştirmek için muazzam yeni bir yetenek gösteriyoruz. Ve bu sadece buzdağının görünen kısmı.”

Sonuçlar aynı zamanda nötrinonun kütlesinin üst sınırına da kısıtlamalar getirdi, bu parçacık o kadar 'hayalet' ki onu tam olarak tartamadık.

İşbirliği'nin çalışmaları gibi araştırma da halen devam ediyor. Araştırmacılar şu anda DESI'nin çalışmasının ilk üç yılından elde edilen verileri analiz ediyorlar. Araç çalışmasını tamamladığında, 40 milyondan fazla galaksi ve kuasar hakkında veri toplamış olacak.

En büyük beklentiler arasında, Evren'de fazladan yerçekimi oluşturmaktan sorumlu gizemli görünmez şey olan karanlık maddenin ve Evren'in değişken bir şekilde hızlanan genişlemesini yönlendirmekten sorumlu gizemli görünmez şey olan karanlık enerjinin doğasını ortaya çıkarmaya yardımcı olması yer alıyor.

Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve California Berkeley Üniversitesi'nden fizikçi Mark Maus, “Karanlık madde Evren'in yaklaşık dörtte birini, karanlık enerji ise yüzde 70'ini oluşturuyor ve her ikisinin de ne olduğunu gerçekten bilmiyoruz” diyor.

“Evrenin fotoğraflarını çekebileceğimiz ve bu büyük, temel soruları ele alabileceğimiz fikri akıllara durgunluk veriyor.”

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.