James Webb Teleskobu nihayet kozmolojideki krizi çözmüş olabilir

Chicago Üniversitesi’nin evrenin genişleme hızını ölçmek amacıyla yaptığı analitik çalışma, “Hubble gerilimi” diye bir şeyin olmayabileceği sonucuna vardı.

Evrenin genişlemesine ilişkin farklı ölçümlerin yol açtığı “kozmolojideki kriz”, çözülmeye yakın olabilir… James Webb Uzay TeleskobuBilim insanları tarafından analiz edilen yeni veriler, Hubble türbülansının önceden düşünüldüğü kadar yoğun olmayabileceğini öne sürüyor. Bu, mevcut evren modelimizin doğru kaldığı anlamına gelebilir.

Evrenin genişleme hızıyla ilgili tartışma

Evrenimiz hakkında çok şey biliyoruz ama gökbilimciler hâlâ onun ne kadar hızlı genişlediğini tartışıyorlar. Gerçekten de son yirmi yılda, Hubble sabiti olarak bilinen bu sayıyı ölçmenin iki ana yöntemi farklı yanıtlar ortaya çıkardı; bu da bazılarının, evrenin nasıl çalıştığına ilişkin modelimizde eksik bir şey olup olmadığını merak etmesine neden oldu.

James Webb Uzay Teleskobu’ndan yeni bilgiler

Ancak güçlü James Webb Uzay Teleskobu tarafından yapılan yeni ölçümler, sonuçta “Hubble gerilimi” olarak da bilinen bir çatışmanın olmayabileceğini gösteriyor.

Gönderilen bir makalede Astrofizik Dergisi, Chicago Üniversitesi Kozmolog Wendy Friedman ve meslektaşları, elde edilen yeni verileri analiz etti. NASABilim insanları, güçlü James Webb Uzay Teleskobu’nu kullanarak yakınlardaki on galaksinin mesafesini ölçebildiler ve aynı zamanda evrenin mevcut genişleme hızına ilişkin yeni bir değeri de ölçebildiler.

Saniyede 70 kilometre hızla ölçüldü megaparsekHubble sabitinin diğer ana yöntemiyle örtüşüyor.

Ünlü gökbilimci ve Chicago Üniversitesi’nde astronomi ve astrofizik profesörü Friedman, “Bu yeni James Webb Teleskobu verilerine dayanarak ve üç bağımsız yöntem kullanarak, Hubble geriliminin varlığına dair güçlü bir kanıt bulamadık” dedi. Bizim standart kozmolojik modelimiz evrenin evrimini açıklamakta kararlı görünüyor.”

Hubble stresi mi?

Evrenin zamanla genişlediğini, Edwin Hubble’ın (1910 Chicago Üniversitesi mezunu, 1917 Ph.D.) 1929’da yıldızlar üzerinde yaptığı ölçümlerden beri, Dünya’dan uzaktaki galaksilerin Dünya’dan yakındaki galaksilere göre daha hızlı uzaklaştıklarını gösterdiğinden beri biliyoruz. . Ancak şu anda evrenin ne kadar hızlı genişlediğine dair kesin bir rakam vermek şaşırtıcı derecede zor.

Hubble sabiti olarak bilinen bu sayı, evrenin arka planını anlamak için gereklidir. Bu, evrenin zaman içinde nasıl geliştiğine ilişkin modelimizin temel bir parçasıdır.

Friedman, “Hubble sabit tensörünün gerçekliğini doğrulamanın temel fizik ve modern kozmoloji açısından önemli sonuçları olacak” diye açıkladı.

Farklı ölçüm yolları

Bu ölçümleri yapmanın önemi ve zorluğu göz önüne alındığında, bilim adamları mümkün olduğunca doğru olduklarından emin olmak için bunları farklı yöntemler kullanarak test ediyorlar.

Önemli bir yaklaşım, arta kalan ışığın incelenmesini içermektedir. Büyük patlamakozmik mikrodalga arka planı olarak bilinir. Bu yöntem kullanılarak Hubble sabitinin şu anki en iyi tahmini megaparsek başına saniyede 67,4 kilometredir ve bu çok doğru bir tahmindir.

Friedman’ın uzmanlaştığı ikinci önemli yöntem, yerel kozmik mahallemizdeki galaksilerin genişlemesini, parlaklığını bildiğimiz yıldızları kullanarak doğrudan ölçmektir. Tıpkı araba ışıklarının uzaktayken daha sönük görünmesi gibi, yıldızlar da gittikçe daha uzak mesafelerde daha sönük görünür. Galaksilerin bizden uzaklaştığı mesafeleri ve hızları ölçerek evrenin ne kadar hızlı genişlediğini anlayabiliriz.

Geçmişte bu şekilde yapılan ölçümler Hubble sabiti için megaparsek başına saniyede 74 kilometreye yakın daha yüksek bir sayı veriyordu.

Hubble gerilim bulmacası

Bu fark o kadar büyüktür ki, bazı bilim adamları evrenin evrimine ilişkin standart modelimizde önemli bir şeyin eksik olabileceğini öne sürüyorlar. Örneğin, bir yöntem evrenin ilk günlerine, diğeri ise şimdiki döneme baktığından, zamanla evrende büyük bir şeyler değişmiş olabilir. Bu bariz tutarsızlık, “Hubble gerilimi” olarak bilinmeye başlandı.

James Webb Uzay Teleskobu’na girin

James Webb Uzay Teleskobu veya JWST, insanlığa uzayın derinliklerini görüntülemek için güçlü ve yeni bir araç sunuyor. Hubble Teleskobu’nun halefi olarak 2021’de fırlatılan teleskop, şaşırtıcı derecede keskin görüntüler yakalamış, uzak dünyaların yeni yönlerini ortaya çıkarmış, benzeri görülmemiş veriler toplamış ve evrene yeni pencereler açmıştır.

Friedman ve meslektaşları, evrenin genişleme oranının ölçülmesine temel oluşturan yakınlardaki 10 galaksinin ölçümlerini yapmak için teleskopu kullandılar.

Sonuçlarını doğrulamak için üç bağımsız yöntem kullandılar. İlk yöntem, Sefe değişen yıldızı olarak bilinen ve zaman içinde parlaklığı tahmin edilebileceği şekilde değişen bir yıldız türünü kullanır. İkinci yöntem ise “kırmızı dev dalının ucu” olarak biliniyor ve düşük kütleli yıldızların parlaklıklarının sabit bir üst sınıra ulaşması gerçeğini kullanıyor. Üçüncü ve en yeni yöntem, yakın kızılötesi ışık spektrumunda sabit renklere ve parlaklığa sahip olan, karbon yıldızları adı verilen bir yıldız türünü kullanır. Yeni analiz, aynı galaksilerde üç yöntemin tamamını aynı anda kullanan ilk analiz olma özelliğini taşıyor.

Hubble sabitinin yeniden değerlendirilmesi

Her durumda değerler, kozmik mikrodalga arka plan yöntemiyle verilen megaparsek başına saniyede 67,4 kilometrelik değerin hata payı dahilindeydi.

Friedman, “Bizim için çok farklı üç yıldız türünden iyi bir anlaşma elde etmek, doğru yolda olduğumuzun güçlü bir göstergesidir” dedi.

British Columbia Üniversitesi’nden araştırmanın ortak yazarı Barry Madore, “James Webb Teleskobu kullanılarak yapılacak gelecekteki gözlemler, Hubble tensörünün doğrulanması veya çürütülmesi ve kozmoloji açısından sonuçların değerlendirilmesi açısından çok önemli olacak” dedi. Carnegie Bilim Vakfı ve Chicago Üniversitesi’nde misafir öğretim üyesi.

Referans: “Chicago-Carnegie Hubble Programı (CCHP) Durum Raporu: James Webb Uzay Teleskobu Kullanılarak Hubble Sabitinin Üç Bağımsız Astrofizik Tahmini”, Wendy L. Friedman ve Barry F. Madore, In-Sung Jang ve Taylor J. Hoyt ve Abigail J. Lee, Kayla A. Owens, 12 Ağustos 2024, Astrofizik > Kozmoloji ve galaktik olmayan astrofizik.
arXiv:2408.06153

Bu makalenin diğer ortak yazarları, UChicago araştırmacısı In Sung Jang, Taylor Hoyt (Ph.D. ’22, şu anda Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda) ve UChicago yüksek lisans öğrencileri Kayla Owens ve Abby Lee idi.

Finansman: NASA.