.
James Webb Uzay Teleskobu’nun (JWST) erken evrene ilişkin gözlemleri mevcut kozmolojik modellerle açıklanamaz. Bu modeller, büyük patlamayla genişleyen evren kavramına dayanarak evrenin 13,8 milyar yaşında olduğunu tahmin ediyor.
Araştırmam, evrenin yaşını 26,7 milyar yıl olarak belirleyen ve JWST’nin “imkansız erken galaksiler” gözlemlerini açıklayan bir model öneriyor.
“İmkansız” terimi, kozmik şafaktan (büyük patlamadan 500 ila 800 milyon yıl sonra) kalma bazı galaksilerin, uzun bir evrim sürecinden geçenlere benzer diskler ve çıkıntılar sunduğu gerçeğini ifade eder. Ve küçük galaksiler büyük galaksilerden daha büyük kütleye sahipler ve bu da beklenen her şeyle çelişiyor.
Frekans ve mesafe
Yaş tahmini, uzak galaksilerin yaydığı ışığın spektral çizgilerinin kırmızıya kaymasını ölçerek evrenin genişleme hızından elde edilir. Kırmızıya kaymanın daha önceki bir yorumu, ışığın kozmik mesafelerde ilerledikçe enerji kaybettiği hipotezine dayanıyordu. Bu “soluk ışık açıklaması” birçok gözlemle çeliştiği için reddedildi.
Işığın kırmızıya kayması, sesin Doppler etkisine benzer: gürültüler yaklaştıklarında daha yüksek bir frekansa (perdeye) sahip, uzaklaştıklarında ise daha düşük bir frekansa (perdeye) sahip gibi görünür. Daha düşük bir ışık frekansı olan kırmızıya kayma, bir nesnenin bizden uzaklaştığını gösterir. Sonuç olarak galaksiden uzaklık arttıkça gerileme hızı ve kırmızıya kayma da artar.
Kırmızıya kaymanın alternatif bir açıklaması, uzak galaksilerin bizden mesafeleriyle orantılı hızlarda uzaklaşmaları olabilir, bu da evrenin genişlediğini gösterir. Genişleyen evren modeli, Bell Laboratuvarları’nda çalışan iki gökbilimci Arno Penzias ve Robert Wilson’ın 1964’te tesadüfen kozmik mikrodalga arka plan (CMB) ışınımını keşfetmesinin ardından çoğu uzman tarafından tercih edilmeye başlandı. Bu, kararlı durum modelinin tatmin edici bir şekilde açıklayamadığı bir şeydi.
Genişleme hızı esasen evrenin yaşını belirler. Böylece, Hubble uzay teleskobunun 1990’larda fırlatılışına kadar, genişleme hızındaki belirsizlik, evrenin yaşının 7 milyar ila 20 milyar yıl arasında olduğunu tahmin ediyordu. Daha sonraki gözlemler, şu anda kabul edilen 13,8 milyar yıllık değere yol açarak büyük patlama modelini kozmolojinin temeline yerleştirdi.
Önceki modellerin sınırlamaları
Geçen yıl yayınlanan araştırmada, ilk imkansız galaksiler sorununun yorgun ışık modeli kullanılarak çözülmesi önerildi. Bununla birlikte yorgun ışık, süpernovaların kırmızıya kaymaları ve kozmik mikrodalga arka planın tekdüzeliği gibi diğer kozmolojik gözlemleri tatmin edici bir şekilde açıklayamaz.
Süpernova verilerine ve JWST verilerine nasıl uyduğunu görmek için standart büyük patlama modelini yorgun ışık modeliyle birleştirmeyi denedim, ancak bu da işe yaramadı. Ancak evrenin yaşını 19,3 milyar yıla çıkardı.
Daha sonra, İngiliz fizikçi Paul Dirac’ın 1937’de önerdiği evrimsel eşleşme sabitlerine dayanarak geliştirdiğim, yorgun ışık ve kozmolojik modeli içeren hibrit bir model oluşturmaya çalıştım. Bu model, verilere iyi uyuyor ancak yaşı neredeyse iki katına çıkardı. evrenin.
Yeni model, galaksilerin oluşum süresini standart modele kıyasla 10 ila 20 kat uzatıyor ve gözlemlendiği gibi, iyi gelişmiş “imkansız” ilkel galaksilerin oluşumu için yeterli süreyi sağlıyor.
Herhangi bir model gibi, konsolide edilebilmesi için standart kozmolojik modeli karşılayan tüm gözlemlerin tatmin edici bir açıklamasını sunması gerekecektir.
Model karışımı
Yeni gözlemleri açıklamak için iki modeli karıştırma yaklaşımı yeni değildir. Isaac Newton, ışık teorisinde ışığın parçacıklar halinde yayıldığını düşünüyordu; bu teori, 19. yüzyılda monokromatik ışıkta gözlenen kırınım modellerini açıklamak için yerini ışığın dalga teorisine bırakana kadar geçerliydi.
Albert Einstein, fotoelektrik etkiyi, yani ışığın ikili özelliklere sahip olduğunu açıklamak için ışığın parçacık doğasını yeniden canlandırdı: bazı gözlemlerde parçacık, bazılarında ise dalga. O zamandan beri tüm parçacıkların bu ikili özelliklere sahip olduğu iyice anlaşıldı.
(NASA/ESA Hubble Uzay Teleskobu)
Evrenin yaşını ölçmenin bir başka yolu da Samanyolu galaksimizin küresel kümelerindeki yıldızların yaşını tahmin etmektir. Küresel kümeler bir milyona kadar yıldız içerir ve bunların hepsi erken evrende aynı anda oluşmuş gibi görünmektedir.
Tüm galaksilerin ve kümelerin aynı anda oluşmaya başladığını varsayarsak, kümedeki en yaşlı yıldızın yaşı, evrenin yaşını (galaksilerin oluşmaya başladığı zaman çıkarılarak) bulunmalıdır. Galaksinin en yaşlısı olduğuna inanılan Methuselah gibi bazı yıldızlar için astrofiziksel modelleme, standart model kullanılarak belirlenen evrenin yaşından daha büyük bir yaş verir ki bu imkansızdır.
Einstein, evrenin herhangi bir zamanda herhangi bir noktadan gözlemlenenle aynı olduğuna inanıyordu: homojen, izotropik ve zamansız. İsviçreli gökbilimci Fritz Zwicky, 1929’da, uzak galaksilerin uzaklıklarıyla orantılı olarak arttığı görülen, sabit durumlu bir evrendeki uzak galaksilerin kırmızıya kaymasını açıklamak için yorgun ışık teorisini önerdi (Hubble yasası).
JWST bilgisi her şeyi değiştirecek
Hubble Uzay Teleskobu’ndan yapılan bazı gözlemler, erken galaksiler gibi imkansız bir soruna işaret etse de, Aralık 2021’de JWST’nin fırlatılışına kadar bu sorun kesin olarak belirlenememişti. Ve her şeyden önce, 2022 ortasından bu yana bize sağladığı verilere dayanıyordu.
Standart büyük patlama modelini savunmak için gökbilimciler, büyük kütleli yıldızların ve ilksel kara deliklerin fiziksel olarak yüksek olmayan oranlarda kütle biriktirmesine ilişkin zaman çerçevesini sıkıştırarak sorunu çözmeye çalıştılar.
Ancak bu JWST gözlemlerini açıklamak için yeni fizik konusunda bir fikir birliği gelişiyor.
.
