Evrenin dengesi beklenenden dört kat daha şaştı

• Araştırmacılar, gökyüzündeki radyo galaksilerinin dağılımında beklenen değerden yaklaşık dört kat daha büyük bir dipol (yönlü sapma: bir yönde daha fazla, diğer yönde daha az şey görülmesi) tespit etti.
• Tespit edilen dipolün güven düzeyi 5,4 sigma olarak açıklandı; bu değer, sonucun tesadüfen ortaya çıkma ihtimalinin bilimsel ölçütlere göre neredeyse sıfır olduğu anlamına geliyor.
• Sapmanın yönü, evrenin erken dönemlerinden kalan Kozmik Mikrodalga Arka Planı'nın (Evrenden kalan çok zayıf ışıma) gösterdiği yönle neredeyse aynı olmasına rağmen, büyüklüğü çok daha yüksek çıktı.
• Bilim insanları, bu sapmayı yakın evrenin asimetrik olması (düzgün olmaması), teleskop kalibrasyon hataları veya evrenin büyük ölçeklerde düşündüğümüz kadar düzgün olmaması gibi üç farklı olasılıkla açıklamaya çalışıyor.

Radyo galaksilerinde sarsıcı dipol tespiti

Gökyüzündeki milyonlarca radyo galaksisinin dağılımında yapılan yeni analiz, evrende beklenmedik bir yön farkı olduğunu ortaya koydu.

Almanya’daki Bielefeld Üniversitesinden araştırmacılar, galaksi dağılımında beklenenin yaklaşık 3,67 katı büyüklüğünde dipol tespit edildiğini duyurdu. Dipol, bir yapının iki yönde farklı görünmesidir; yani bir yönde daha çok, diğer yönde daha az galaksi görülmesi demektir.

Bu bulgunun güven düzeyi 5,4 sigma olarak açıklandı. Bu değer, sonucun şans eseri ortaya çıkma ihtimalinin neredeyse imkânsız olduğunu gösteriyor.

Evrenin homojenlik ilkesi test ediliyor

Dipol, bir yapının iki yönde farklı görünmesidir. Bu durumda gökyüzünde bir yönde biraz daha fazla galaksi, diğer yönde daha az galaksi görülür. Evrenin büyük ölçeklerde her yönde aynı olduğu kabul edildiği için normalde bu farkın çok küçük olması gerekir.

Dipol ölçümü, evrenin gerçekten her yönde aynı olup olmadığını test etmenin en temel yollarından biridir. Bilim insanları uzun süredir dipolü, evrenin erken dönemlerinden kalan çok zayıf ışıma olan kozmik mikrodalga arka planını (CMB) ölçerek belirliyor.

CMB'nin sıcaklığı yaklaşık 2,7 Kelvin’dir (çok soğuk bir ışımadır) ve bir yönü çok az daha sıcaktır. Bu fark, Güneş Sistemi’nin evrendeki maddeye göre yaklaşık 370 km/s hızla hareket ettiğini gösterir. Bu hareketin galaksilerin sayısında çok hafif bir yön farkı yaratması beklenir.

Galaksilerde neden dipol olması gerekir?

Güneş Sistemi hareket ettiği için hareket yönündeki radyo galaksileri bize Doppler etkisi nedeniyle (hareket eden ışığın daha parlak görünmesi) biraz daha parlak görünür. Ayrıca ışığın geliş açısının çok az değişmesi galaksilerin görüntüsünün hareket yönüne doğru sıkışmış gibi görünmesine neden olur. Bu etkiye aberasyon (görüş yönü kayması) denir.

Bu iki etki birleşince hareket yönünde biraz daha fazla galaksi görülmesi beklenir. Bu miktarın CMB’nin gösterdiği değerle aynı olması gerekir. Ancak yeni araştırmada galaksilerin oluşturduğu dipol büyüklüğü, evrenin bilinen hızından beklenen değerden yaklaşık dört kat fazla çıktı.

Üstelik sapmanın yönü CMB’nin gösterdiği yönle aynı olmasına rağmen büyüklüğü çok daha fazladır.

Sayım yöntemindeki değişikliğin etkisi

Araştırmacılar bu kadar büyük farkın daha önce fark edilmemesinin sebebini, galaksilerin sayılma yöntemine bağlıyor. Radyo teleskopları galaksileri tek bir nokta olarak değil, çekirdek, jet ve lob gibi birden fazla parça hâlinde algılayabilir. Bu parçalar kataloglarda ayrı kaynaklar gibi görünebilir.

Bu durumda tek bir galaksi verilerde üç veya dört farklı kaynak olarak sayılabilir. Bu da sayımlarda normalden çok daha büyük dalgalanmalar yaratır. Eski yöntem bu fazlalığı açıklamakta yetersizdi.

Yeni çalışmada, galaksilerin birden fazla parçadan oluşmasını hesaba katan ve bu dalgalanmayı doğru şekilde modelleyen negatif binom dağılımı (fazla dalgalanmayı açıklayan istatistik yöntemi) kullanıldı. Böylece dipolün yanlış hesaplanma riski azaltıldı.

Sapmanın olası üç nedeni

Çalışmada altı büyük radyo gökyüzü taraması incelendi. En güvenilir olan NVSS, RACS-low ve LoTSS-DR2 haritaları birlikte değerlendirildiğinde dipolün beklenen değerin 3,67 katı büyüklüğünde olduğu ve yönünün CMB yönüyle neredeyse tamamen aynı olduğu doğrulandı.

Bilim insanları bu büyük sapmayı üç olasılıkla açıklamaya çalışıyor:

Birincisi, yakın evren düşündüğümüzden daha asimetrik olabilir ve büyük ölçekli bir hareket alanı galaksi dağılımını etkiliyor olabilir (karanlık akış). İkincisi, radyo teleskoplarında geniş alana yayılan küçük kalibrasyon hataları dipolü olduğundan büyük göstermiş olabilir. Üçüncüsü ise evren büyük ölçekte düşündüğümüz kadar düzgün olmayabilir.

Araştırmacılar bulgunun çok güçlü olduğunu ancak tek başına kozmoloji anlayışını değiştirmeye yetmeyeceğini belirtiyor. Önümüzdeki yıllarda devreye girecek SKA, LoTSS-DR3, RACS-high ve EMU gibi yeni radyo teleskopları bu sapmanın gerçek bir fiziksel etki mi yoksa ölçüm hatası mı olduğunu kesin şekilde ortaya koyacak.