Yeni bir araştırmaya göre, Büyük Patlama’dan sonraki bir ay içinde, ikinci bir kozmik patlama evrene görünmez karanlık maddeyi sağlamış olabilir.
Kozmologlar yeni bir çalışmada, Büyük Patlama’ya evrenimizi gizemli karanlık maddeyle dolduran “Karanlık” bir gölgenin eşlik etmiş olabileceğini öne sürdü. Ve uzay-zaman dokusundaki dalgalanmaları inceleyerek bu olayın kanıtlarını görmemiz mümkün olabilir.
Çoğu kozmolog Büyük Patlama’dan sonra evrenin ilk anlarında enflasyon olarak bilinen hızlı ve dikkat çekici bir genişleme dönemi geçirdiğini düşünüyor. Enflasyonu neyin tetiklediğini kimse bilmiyor, ancak evrenin büyük ölçeklerdeki aşırı geometrik düzlüğü gibi çeşitli gözlemleri açıklamak için gerekli.
Enflasyonun, tüm uzay-zamanı kaplayan temel bir varlık olan egzotik bir kuantum alanı tarafından yönlendirildiği tahmin edilmektedir. Şişmenin sonunda bu alan bir parçacık ve radyasyon yağmuruna dönüşerek fizikçilerin genellikle evrenin başlangıcıyla ilişkilendirdikleri “Sıcak Büyük Patlama “yı tetiklemiştir. Bu parçacıklar, kozmos yaklaşık 12 dakika yaşındayken ilk atomlara dönüşecek ve yüz milyonlarca yıl sonra yıldızlar ve galaksiler halinde kümelenmeye başlayacaktır.
Ancak kozmolojik karışımın bir başka bileşeni daha var: karanlık madde. Bir kere henüz kozmologlar karanlık maddenin ne olduğundan emin değiller, ancak normal madde üzerindeki kütleçekimsel etkisi sayesinde varlığına dair kanıtlar görüyorlar.
Yeni araştırmalar, Cl0024+1654 galaksi kümesinin bu Hubble Teleskobu görüntüsünde mavi ışık olarak temsil edilen karanlık maddenin, Büyük Patlama’dan bir ay sonra evrende patlamış olabileceğini öne sürüyor. (Görsel: Avrupa Uzay Ajansı, NASA ve Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées, Fransa/Caltech, ABD))
En basit modellerde, enflasyonun sona ermesi ve ardından gelen Sıcak Büyük Patlama, evreni bağımsız bir yol boyunca evrimleşen karanlık madde ile doldurdu. Ancak iki kozmolog, Şubat ayında arXiv ön baskı veritabanında yayınlanan bir makalede, bu varsayımın yalnızca basitlik uğruna yapıldığını öne sürdü. Bilim insanları karanlık maddenin varlığına dair kanıtları evrenin evriminin çok sonralarına, bu anlaşılması güç maddenin kütleçekimsel etkide bulunmak için yeterli zamana sahip olmasından sonrasına kadar göremiyorlar, dolayısıyla Sıcak Büyük Patlama’da normal maddeyle birlikte evreni doldurmuş olmasına gerek kalmıyor. Ayrıca araştırmacılar, karanlık madde normal madde ile etkileşime girmediği için, kendi “Karanlık” Büyük Patlamasına sahip olabileceğini iddia ediyor.
Karanlık Büyük Patlama
Araştırmacılar makalelerinde karanlık bir Büyük Patlama’nın neye benzeyeceğini araştırdılar. İlk olarak, karanlık maddenin tamamen bağımsız bir şekilde oluşmasını sağlamak için gerekli olan ve “karanlık alan” olarak adlandırılan yeni bir kuantum alanının varlığını varsaydılar.
Bu yeni senaryoda, Karanlık Büyük Patlama ancak enflasyon ortadan kalktıktan ve evren karanlık alanı kendi faz geçişine zorlayacak kadar genişleyip soğuduktan sonra başlar ve burada kendisini karanlık madde parçacıklarına dönüştürür.
Araştırmacılar, Karanlık Büyük Patlama’nın belirli kısıtlamalara uyması gerektiğini buldular; eğer çok erken olsaydı, bugün çok fazla karanlık madde olurdu ve eğer çok geç olsaydı, çok az olurdu. Ancak Karanlık Büyük Patlama evren bir aydan daha az yaşındayken gerçekleştiyse, bilinen tüm gözlemlerle uyumlu olabilir.
Karanlık Büyük Patlama’yı ortaya atmanın çeşitli avantajları vardır. Birincisi, bilim insanlarının karanlık madde hakkında bildikleriyle tutarlıdır: eğer karanlık madde normal maddeyle etkileşime girmiyorsa, o zaman ortak bir kökeni paylaşmaları için bir neden yoktur. İkincisi, araştırmacıların çok erken zamanlarda normal maddenin davranışını nasıl etkileyecekleri konusunda endişelenmek zorunda kalmadan karanlık madde modelleri oluşturmalarına olanak tanıyor, bu da bilim insanlarına model oluşturmada çok daha fazla esneklik sağlıyor.
Ancak en önemlisi, araştırmacılar Karanlık Büyük Patlama’nın yerçekimsel dalgalarda belirli bir imza ürettiğini keşfettiler; bu dalgalar, günümüzde hala evrenin etrafında dolaşan uzay-zamandaki dalgalanmalardır. Bu da teorinin bir gün test edilebilir olabileceği anlamına geliyor.
Araştırmacılara göre mevcut kütleçekim dalgası deneylerinin Karanlık Büyük Patlama’nın izlerini bulacak hassasiyete sahip değil. Ancak NANOGrav deneyi gibi Pulsar Zamanlama Dizileri olarak bilinen uzak pulsarlara olan mesafeleri kullanan başka bir yerçekimi dalgası araştırması bu konuda işe yarayabilir.
Paul Sutter
Astrofizikçi
Paul M. Sutter SUNY Stony Brook Üniversitesi’nde ve New York’taki Flatiron Enstitüsü’nde astrofizik alanında araştırma profesörüdür. Düzenli olarak TV’de ve “Uzay Bilimcisine Sorun” da dahil olmak üzere podcast yayınlarında yer almaktadır. “Your Place in the Universe” ve “How to Die in Space” adlı iki kitabın yazarıdır ve Space.com, Live Science ve daha birçok siteye düzenli olarak katkıda bulunmaktadır. Paul, 2011 yılında Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden Fizik doktorasını aldı ve Paris Astrofizik Enstitüsü’nde üç yıl geçirdikten sonra İtalya’nın Trieste kentinde bir araştırma bursu aldı.
