Karanlık enerji değişiyor mu? Roman ve Euclid’in sınavı
Evrende gördüğümüz her şey — yıldızlar, gezegenler, bedenimizdeki atomlar — toplamın yalnızca yüzde beşi. NASA’nın Curious Universe podcast’inin yeniden yayımlanan bölümünde astrofizikçiler bunu şöyle özetliyor: geri kalan yüzde 95, karanlık madde ve karanlık enerji.
Bu cümle kendi başına yeni değil. Yeni olan, NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun karanlık enerji sayfasında geçen ihtiyatlı bir ifade: en kapsamlı gözlemler, bu “kozmik basıncın” zaman içinde değişiyor olabileceğine işaret ediyor. Yani 1998’den beri fiziğin en büyük bilinmeyeni olan şey, sabit bir sayı olmaktan da çıkabilir.
Karanlık madde: görünmeyen değil, saydam
Karanlık madde ışık yaymaz, ışıkla etkileşmez; yalnızca kütleçekimiyle kendini belli eder. NASA Jet İtki Laboratuvarı’ndan astrofizikçi Jason Rhodes podcast’te bu ismin yanıltıcı olduğunu söylüyor: madde ışığı yutmuyor, ışık içinden geçip gidiyor. “‘Saydam madde’ daha iyi bir isim olurdu”, diyor; ama kabul ediyor ki o kadar gizemli durmazdı.
İzi 1930’lara uzanıyor. İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky, uzak bir galaksi kümesindeki galaksilerin beklediğinden çok daha hızlı hareket ettiğini fark etti; tek açıklaması görünmeyen bir kütleydi. Podcast’te Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden Ami Choi’nin aktardığına göre o dönemde kimse Zwicky’ye inanmadı, tuhaf bir adam olarak görüldü. Varlığını 1960’lar ve 70’lerde Amerikalı gökbilimci Vera Rubin doğruladı.
Bugün karanlık maddenin büyük ölçeklerde nasıl davrandığı iyi biliniyor — evrenin yaklaşık yüzde 25’ini oluşturuyor. Bilinmeyen, parçacık düzeyinde ne olduğu. İki aday sınıfı var ve isimleri fizikçilerin mizah anlayışını ele veriyor: MACHO’lar (kara delikler, kahverengi cüceler gibi sönük ama sıradan maddeden yapılmış cisimler) ve WIMP’ler (henüz saptanmamış, zayıf etkileşen yeni bir temel parçacık). Choi’ye göre MACHO’ları saptama deneyleri sonuç vermedi; şu an öne çıkan aday WIMP’ler.
Karanlık enerji: bir açıklama değil, bir etiket
Karanlık madde ve karanlık enerji akraba değil. İkisine de “karanlık” denmesinin tek nedeni, ikisini de bilmiyor olmamız.
1920’lerde Edwin Hubble ve çağdaşları evrenin genişlediğini gösterdi. Kütleçekimi mantığına göre, bu genişleme er geç yavaşlamalıydı. 1990’larda iki ekip tam da bu yavaşlamayı ölçmeye çalışırken tersini buldu: genişleme hızlanıyor. Rhodes’un tanımı sert ve dürüst: “Karanlık enerji, bu hızlanmanın nedenine dair cehaletimize verdiğimiz isim.”
Ölçme yöntemleri dolaylı ama sağlam. Biri kütleçekimsel mercekleme: araya giren kütle, arkadaki galaksinin ışığını büküyor; milyonlarca galaksideki bu bozulmayı ölçerek maddenin dağılımı çıkarılıyor. Rhodes’un benzetmesiyle, berrak bir havuzun dibindeki bozuk görünen madeni parayı görürsünüz ama suyu görmezsiniz — suyun orada olduğunu bu bozulmadan anlarsınız. Diğeri süpernovalar: belirli bir türdeki yıldız patlaması, bilinen miktarda ışık yaydığı için mesafe ölçeği işlevi görüyor.
Kaynaklar arasındaki fark, hikâyenin kendisi
Podcast 2023’te kaydedildi ve karanlık enerjiyi evrenin yaklaşık yüzde 70’i olarak veriyor. NASA’nın güncel Roman sayfası yüzde 68 diyor ve dahasını ekliyor: son bulgular karanlık enerjinin gücünün zamanla değiştiğine işaret ediyor olabilir, hatta zayıflıyor olabilir. Aynı sayfa hemen ardından frene basıyor — verideki belirsizlik, sonucun her iki yöne de gitmesine yetecek kadar büyük. Standart kozmoloji modeli güncellenebilir de, olduğu gibi kalabilir de.
İki kaynağı yan yana koyunca ortaya çıkan tablo şu: 2023’te “ölçelim de görelim” denen konu, 2026’da “ölçüm bir şey söylüyor ama henüz kesin değil” noktasına gelmiş durumda. Podcast’te dile getirilen gerilim de bununla uyumlu: erken evren modelleri ile kütleçekimi anlayışımız birbirine uymuyor ve Rhodes’a göre daha iyi ölçümler yapıldıkça sorun kaybolmadı. Choi bunun genel görelilikte hesaba katılmamış bir şeyden kaynaklanabileceğini söylüyor.
İki teleskop, iki farklı yaklaşım
ESA’nın Euclid’i 1 Temmuz 2023’te Cape Canaveral’dan bir Falcon 9 ile fırlatıldı. 1,2 metrelik aynası, görünür ışıkta keskin görüntü alan VIS ve galaksilerin kızılötesi ışığını dalga boyuna göre ayırarak uzaklığını belirleyen NISP olmak üzere iki alete besleme yapıyor; NISP’in dedektörlerini NASA sağladı. Altı yıl boyunca gökyüzünün üçte birini tarayacak, 10 milyar ışık yılı uzağa kadar milyarlarca galaksiyi haritalayacak. Verileri, Avrupa, ABD, Kanada ve Japonya’daki 300’den fazla kurumdan 2000’i aşkın bilim insanının oluşturduğu Euclid Konsorsiyumu işleyecek ve yıllık aralıklarla kamuya açılacak.
Roman’ın tasarım mantığı farklı. Podcast’e göre çözünürlüğü kabaca Hubble kadar, ama görüş alanı 100 kat geniş. Choi bunu somutluyor: Hubble’ın Andromeda Galaksisi için yüzlerce ayrı çekimi birleştirmesi gereken işi, Roman iki geçişte yapabiliyor. Euclid gökyüzünü geniş tararken Roman daha dar ama daha derin bakacak; NASA’nın sayfasına göre on binlerce süpernova ve yüz milyonlarca galaksiyle, kozmik tarihin neredeyse tamamı boyunca genişlemeyi izleyecek. Ayrıca erken evrende maddede dolaşan ses dalgalarının kalıntılarını — baryon akustik salınımlarını — henüz ölçülmemiş bir döneme taşımayı hedefliyor.
Kritik nokta, tek bir yöntemin yeterli sayılmaması. Roman birden çok tekniği aynı anda kullanacak ve her biri diğerini çapraz denetleyecek. NASA’nın beklentisi, Roman, Euclid ve Rubin Gözlemevi verilerinin birleştirilmesiyle tablonun netleşmesi.
Ne zaman bir yanıt gelir?
Kaynaklar bu noktada tek ses değil: podcast’in 2026 tarihli yeni girişi Roman’ın fırlatıldığını söylüyor, 2023’te kaydedilen bölümün kendisi ise “Mayıs 2027’ye kadar fırlatılması planlanıyor” diyor ve NASA’nın karanlık enerji sayfası da hâlâ gelecek zaman kullanıyor. Kesin olan, veri akmaya başladıktan sonra analizin yıllar alacağı.
Choi bu konuda fazla beklenti yaratmıyor: bu misyonların hiçbiri evreni tek seferde açıklayacak kesin kanıtı sunmayacak ve kendi ömründe tüm ilginç soruların yanıtlanacağını sanmıyor. Ama bu, sonucun önemsiz olduğu anlamına gelmiyor. Rhodes’un kurduğu ikilem net: gerilim bu ölçümlerden sonra da sürerse, ya ölçümlerimizde temelden yanlış bir şey var ya da — daha ilginç olanı — fizik anlayışımız eksik.
