Gece gökyüzüne baktığımızda, kozmik mahallemizin gezegenler, yıldızlar ve galaksilerle dolu gibi görünebilir. Ancak bilim adamları uzun zamandır kozmik çevremizde beklenenden çok daha az galaksiler olabileceğini öne sürdüler.
Aslında, ortalama maddenin yoğunluğundan yaklaşık% 20 daha düşük olan dev bir kozmik boşlukta yaşıyoruz.
Her fizikçi durumun böyle olduğuna ikna olmamıştır. Ancak son evrendeki çarpık sesleri analiz eden son makalemiz, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimlerifikri şiddetle destekliyor.
Kozmoloji şu anda Hubble gerginliği olarak bilinen bir krizde: Yerel evren beklenenden yaklaşık% 10 daha hızlı genişliyor gibi görünüyor. Tahmin edilen oran, Lambda-Soğuk Karanlık Madde (λCDM) olarak bilinen standart kozmoloji modelini kullanarak, bebek evreninin günümüze doğru gözlemlerinin ekstrapolasyonundan kaynaklanmaktadır.
Erken evreni, bugün olduğundan 1,100 kat daha küçük olduğu erken evrenin kalıntısı radyasyonu olan Kozmik Mikrodalga Arka Planı (CMB) aracılığıyla ayrıntılı olarak gözlemleyebiliriz. Erken evrendeki ses dalgaları nihayetinde düşük ve yüksek yoğunluklarda veya sıcaklık alanları yarattı.
Farklı ölçeklerde CMB sıcaklık dalgalanmalarını inceleyerek, özellikle belirli ölçeklerde “gürültülü” olan erken evrenin sesini “dinleyebiliriz”.
Bu dalgalanmalar şimdi CMB’de basılmıştır ve “Baryon Akustik Salınımları” (BAOS) olarak adlandırılmıştır. Bunlar galaksiler ve diğer yapılar için tohumlar haline geldiğinden, desenler galaksilerin dağılımında da görülebilir.
Bu kalıpları ölçerek, galaksilerin farklı kırmızıya kaymalarda (mesafeler) nasıl kümelendiğini öğrenebiliriz. Çok fazla kümelenmeye sahip özellikle çarpıcı bir desen, “Angular Bao ölçeği” adı verilen bir açıda ortaya çıkar.
Bu ölçüm sonuçta gökbilimcilerin ve kozmologların fizikçilere “standart hükümdar” olarak adlandırılan bir şey sağlayarak evrenin genişleme tarihini öğrenmelerine yardımcı olur. Bu aslında astronomik bir nesne veya gökyüzünde iyi bilinen bir boyuta sahip bir özelliktir.
Kozmologlar gökyüzündeki açısal boyutunu ölçerek, bu nedenle trigonometri kullanarak yeryüzünden olan mesafesini hesaplayabilirler. Kozmosun ne kadar hızlı genişlediğini belirlemek için kırmızıya kaymayı da kullanabilirsiniz. Gökyüzünde belirli bir kırmızıya kaymada ne kadar büyük görünürse, evren o kadar hızlı genişler.
Meslektaşlarım ve ben daha önce Hubble gerginliğinin büyük bir boşluk içindeki konumumuzdan kaynaklanabileceğini iddia ettik. Bunun nedeni, boşluktaki seyrek madde miktarı, boşluktan sürekli olarak akan, dışındaki daha yoğun maddeye çekilecek şekilde çekilecektir.
Önceki araştırmalarda, bu akışın yerel evrenin beklenenden yaklaşık% 10 daha hızlı genişlediğini göstereceğini gösterdik. Bu hubble gerginliğini çözecekti.
Ama daha fazla kanıt istedik. Ve yerel bir boşluğun, boşluktaki daha hızlı hareket eden madde ve dışarıdan ışık üzerindeki yerçekimi etkisi nedeniyle Bao açısal ölçeği ile kırmızıya kayma arasındaki ilişkiyi biraz bozacağını biliyoruz.
Bu yüzden yeni makalemizde, Vasileios Kalaitzidis ve ben son 20 yılda toplanan BAO ölçümlerini kullanarak boş modelin tahminlerini test etmeye başladık. Sonuçlarımızı aynı arka plan genişletme geçmişi altında boşluk olmadan modellerle karşılaştırdık.
Boşluk modelinde, Bao cetveli herhangi bir kırmızıya kaymada gökyüzünde daha büyük görünmelidir. Ve bu fazlalık, Hubble gerginliğine uygun olarak düşük kırmızıya kaymada (yakın mesafe) daha da büyümelidir.
Gözlemler bu tahmini doğrulamaktadır. Sonuçlarımız, yerel bir boşluğa sahip bir evrenin, Bao ölçümlerini kullanırken ve evrenin CMB tarafından bilgilendirilen standart kozmoloji modeline göre genişlediğini varsayarken, bir kozmodan yaklaşık yüz milyon kat daha fazla olduğunu göstermektedir.
Araştırmamız, herhangi bir yerel boşluk olmayan λCDM modelinin BAO gözlemleriyle “3.8 Sigma gerginliği” olduğunu göstermektedir. Bu, bu verileri uyduran boşluk olmayan bir evrenin olasılığı, arka arkaya 13 kez adil bir madeni para iniş kafalarına eşdeğer olduğu anlamına gelir. Buna karşılık, Bao verilerinin geçersiz modellerde yaptıkları şekilde bakma şansı, üst üste sadece iki kez adil bir madeni para iniş kafalarına eşdeğerdir. Kısacası, bu modeller verilere oldukça iyi uyuyor.
Gelecekte, Bao standart cetvelinin gökyüzünde daha büyük göründüğü düşük kırmızıya kaymada daha doğru Bao ölçümleri elde etmek çok önemli olacaktır – daha da boşlukta olsak bile.
Şimdiye kadar ortalama genişleme oranı, doğrudan evrenin yaşından itibaren, Samanyolu’ndaki eski yıldızların yaşlarından tahmin edebileceğimiz doğrudan takip ediyor. Yerel bir boşluk evrenin yaşını etkilemez, ancak bazı öneriler bunu etkiler. Bu ve diğer problar kozmolojideki hubble krizine daha fazla ışık tutacaktır.
