Matematikçiler, hızlanan genişleme için karanlık enerjinin gerekmeyebileceğini savundu

Kaliforniya Üniversitesi Davis kampüsünden matematikçiler, evrenin hızlanarak genişlemesini açıklamak için karanlık enerjiye gerek olmayabileceğini öne sürdü. Araştırmacılara göre cevap Einstein'ın kendi denklemlerinde zaten bulunabilir. Çalışma Proceedings of the Royal Society A dergisinde yayımlandı.

Ekip, genel görelilik kuramını akışkanların hareket kurallarıyla birleştiren Einstein-Euler denklemlerini kullandı. Araştırmacılar bu araçlarla, Big Bang'ten bu yana evrenin evrimini açıklamada başvurulan önde gelen model olan Lambda-soğuk karanlık madde (Lambda-CDM) modelini sınadı ve modelin temelinde bir zayıf nokta buldu.

Çalışmanın sorumlu yazarı, UC Davis'te matematik profesörü emeritus Blake Temple, bir benzetme yaptı: Dik duran bir kalem dengededir ama kararsızdır; hafif bir üflemeyle düşer. Temple'a göre standart model de benzer biçimde davranıyor. Modelin çekirdeğindeki Friedmann uzayzamanları kararsız ve standart çözüm alışılmadık ölçüde kırılgan. Fizikçiler kararsız çözümleri genellikle fiziksel saymaz.

Araştırmacılar, evrenin standart modele uymaktan uzaklaştığı durumda hızlanan genişlemenin ayrı bir enerji kaynağı gerektirmeyebileceğini savunuyor. Temple, Friedmann uzayzamanlarının tümünün hızlanan genişlemeye karşı kararsız olmasının, evrenin ivmelenmesi için karanlık enerjiden daha basit ve doğal bir açıklamaya işaret ettiğini söyledi. Ekibe göre bu cevap Einstein'ın özgün kütleçekim kuramında zaten yer alıyor.

Çalışmanın başlangıç sorusu, erken genişlemenin devasa bir şok dalgasıyla açıklanıp açıklanamayacağıydı. Temple'ın aktardığına göre bu soru, ekibi bugünkü bulgulara götürdü. Araştırmacılar, Einstein'ın denklemleriyle standart evren modelinin hafif bozulmalara karşı kararlı kalıp kalmadığını inceledi; madde egemenliği döneminde bozulmaların sönmek yerine büyüdüğünü belirledi.

Ekip, radyal bozulmaların evrenin genişlemesini standart modelin öngördüğünden farklı biçimde ortaya çıkarabileceğini de bildiriyor. Temple'a göre Big Bang, simetri merkezine yakın yerlerde Friedmann uzayzamanına benzer görünmeli; ancak merkezden uzakta Friedmann'dan sapan ivmelenmeler gözlenmesi bekleniyor.

Araştırmacılar ayrıca Kopernik ilkesini gündeme getiriyor: Dünya'nın ve gözlemcilerin evrende özel bir konumda bulunmadığı fikri. Temple'a göre rakip açıklamalar değerlendirilirken bu ilke tutarlı biçimde uygulanmalı; Lambda-CDM modelini ya da küresel simetrik uzayzamanı bu ilke gereği elemek, öbürünü de elemeyi gerektirir.

Çalışmayı Birleşik Krallık'ın Mühendislik ve Fiziksel Bilimler Araştırma Konseyi (EPSRC) ile Amerikan Matematik Enstitüsü'nün SQuaREs programı destekledi.