İstanbul Teknik Üniversitesi öncülüğündeki uluslararası araştırma ekibi, evrenin genişlemesini etkileyen karanlık enerjinin zaman içinde değişebileceğini gösteren teorik bir model ortaya koydu. Araştırma, evrenin geçmişine ve geleceğine ilişkin bilimsel öngörüleri değiştirebilecek sonuçlar içeriyor.

İTÜ Fizik Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Özgür Akarsu liderliğinde yürütülen ve Physical Review D dergisinde yayımlanan çalışmaya göre karanlık enerji, evrenin ilk dönemlerinde negatif değere sahipken yaklaşık 9,5 milyar yıl önce pozitif değere geçmiş olabilir.

Evrenin yaklaşık yüzde 70'ini oluşturan gizemli enerji

Karanlık enerji, evrenin giderek daha hızlı genişlemesine neden olduğu düşünülen ancak doğası henüz tam olarak anlaşılamayan bir olgu olarak tanımlanıyor. Evrenin genişlemesinin yaklaşık 6 milyar yıldır hızlandığı biliniyor. Evrenin toplam enerji içeriğinin yaklaşık yüzde 70'ini oluşturduğu tahmin edilen karanlık enerjinin, standart kozmoloji modelinde zaman içinde değişmeden kaldığı kabul ediliyor.

Ancak evrenin en büyük üç boyutlu haritasını oluşturan Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı (DESI) tarafından elde edilen veriler, karanlık enerjinin zamanla değişmiş olabileceğine işaret ediyor.

İTÜ öncülüğündeki ekip, Einstein'ın genel görelilik kuramına alternatif bir kütle çekim teorisinin daha önce göz ardı edilen matematiksel çözümünü inceledi. Araştırmacılar, karanlık enerjinin negatif değerden pozitif değere geçişinin teoriye sonradan eklenen bir varsayımdan değil, teorinin kendi yapısından kaynaklanabildiğini gösterdi.

Evrenin geleceğine ilişkin hesaplamalar değişebilir

Araştırmanın en dikkat çekici yönlerinden biri, evrenin gelecekte nasıl genişleyeceğine ilişkin mevcut öngörüleri değiştirme potansiyeli taşıması.

Yaygın kabul gören modele göre karanlık enerji sabit kalırken yeni modelin genişletilmiş biçiminde zamanla azalabiliyor. Bu durum, evrenin giderek daha hızlı genişlemesinin yakın geçmişte yavaşlamış, hatta sona ermiş olabileceği ihtimalini gündeme getiriyor.

Bu, evrenin genişlemesinin tamamen durduğu anlamına gelmiyor. Araştırma, evren genişlemeye devam ederken genişleme hızındaki artışın durmuş olabileceğine işaret ediyor. Söz konusu ihtimalin gözlemlerle doğrulanması, evrenin geleceğine ilişkin bilimsel hesaplamaların yeniden değerlendirilmesini sağlayabilir.

Bilim dünyasındaki önemli soruna çözüm potansiyeli

Araştırma, evrenin genişleme hızına ilişkin farklı ölçümlerin birbiriyle uyuşmamasından kaynaklanan ve "Hubble gerilimi" olarak bilinen sorunun çözümüne de katkı sağlayabilir.

Yeni modelin genişletilmiş biçimi, erken evrene ilişkin verilerle uyumlu kalırken günümüzde doğrudan ölçülen daha yüksek genişleme hızı değerlerini de açıklayabiliyor.

Prof. Dr. Akarsu, uzun süredir karanlık enerjinin işaret değiştirebileceği bir senaryo üzerinde çalıştıklarını belirterek şunları söyledi:

"Birkaç yıldır karanlık enerjinin işaret değiştirdiği bir senaryo üzerinde çalışıyoruz ve bu senaryo, DESI’nin verileri gibi gözlemsel veriler karşısında dikkat çekici biçimde sağlamlığını korudu. Açıkta kalan soru, bu davranışı hangi fiziksel mekanizmanın ortaya çıkarabileceğiydi."

Akarsu, daha önce göz ardı edilen bir teorik çözümü inceleyerek karanlık enerjideki değişimin teorinin kendi matematiksel yapısından doğal olarak ortaya çıktığını ifade etti.

Türk ve Japon bilim insanlarından ortak çalışma

Araştırma, Prof. Dr. Akarsu'nun İTÜ'deki araştırma grubundan doktora sonrası araştırmacı Dr. N. Merve Uzun ve İTÜ'de doktora öğrencisi olan Gebze Teknik Üniversitesi Araştırma Görevlisi Bilal Bulduk ile Doğuş Üniversitesinden Prof. Dr. Nihan Katırcı ve Japonya'daki Kyoto Üniversitesi Yukawa Teorik Fizik Enstitüsünden Prof. Dr. Antonio De Felice'nin katılımıyla gerçekleştirildi.

Çalışmada, yeni modelin Güneş Sistemi'ndeki hassas kütle çekim testleriyle uyumlu kalabildiği ve evrenin genişlemesine ilişkin gözlemlerle sınanabilecek öngörüler sunduğu belirlendi.

Yeni gözlemler araştırmanın geleceğini belirleyecek

Araştırmacılar, geliştirdikleri modeli DESI'nin kapsamlı gözlem verileriyle karşılaştırmayı hedefliyor. Beş yıllık gözlem programını tamamlayan DESI, 47 milyondan fazla galaksi ve kuasarı gözlemledi.

Mart 2025'te açıklanan DESI sonuçları, karanlık enerjinin zamanla değişebileceğine ilişkin bulguları güçlendirse de henüz kesin bir keşif düzeyine ulaşmadı. İTÜ ekibinin çalışması ise bu sonuçlardan aylar önce, Ekim 2024'te bilimsel değerlendirmeye sunuldu.

Prof. Dr. Akarsu, araştırmanın bundan sonraki aşamasına ilişkin "Mevcut bir kuram içerisinde evrenin izleyebileceği alternatif bir yol belirledik. Bir sonraki adım, bu modeli tüm gözlemsel veriler ışığında titizlikle sınamaktır. İlk sonuçlar umut verici görünüyor ve özellikle bunun Hubble gerilimi hakkında bize neler söyleyebileceğiyle yakından ilgileniyoruz." değerlendirmesinde bulundu. (İLKHA)