Bundan biraz fazla bir asır önce Albert Einstein, dikkatini yerçekiminin kendisinden tüm evrenin kaderine çevirdi. 1917 yılında, genel görelilik teorisini geliştirdikten kısa bir süre sonra yeni denklemlerini kozmolojiye uyarladı. Genel görelilik yerçekimi anlayışımızı kökten değiştirdiği için, bu denklemlerin evrenin en büyük ölçeklerinde neler ifade ettiğini sorgulamak son derece mantıklıydı.
İşe başlamak için en mantıklı nokta yerçekimiydi. Evren ortalama olarak elektriksel açıdan nötrdür; bu da elektromanyetizmanın evrenin büyük ölçekli davranışlarını belirlemediği anlamına gelir. Einstein o dönem güçlü ve zayıf nükleer kuvvetler hakkında hiçbir şey bilmiyordu (dürüst olmak gerekirse kimse bilmiyordu) ama bu kuvvetler zaten yalnızca çok kısa mesafelerde etkilidir.
Einstein’ın Beklenmedik Dinamik Evreni
Kozmolojide yerçekimi, maddenin devasa mesafeler boyunca nasıl davranacağını belirleyen temel unsurdur. Madde yığınlarından oluşan “bir evren” hayal ettiğinizde, Einstein’ın denklemleri bu yığının zamanla nasıl evrileceğini size söyler.
Einstein’ın karşılaştığı sonuç onu şaşırttı. Genel görelilik, sonsuza dek değişmeden kalan durağan bir evreni doğal bir şekilde açıklamıyordu. Aksine denklemler, ya genişleyecek ya da büzüşecek dinamik bir kozmosa işaret ediyordu. Bu buluş, dönemin hakim görüşüyle taban tabana zıttı; çünkü o dönemde evrenin durağan olduğu ve kozmik tarih boyunca esasen hep aynı kaldığı düşünülüyordu.
Einstein buna tepki olarak denklemlerine, Yunan alfabesindeki Lambda harfiyle gösterilen bir “kozmolojik sabit” ekledi. Genel görelilik zaten böyle bir terime izin veriyordu. Basitçe anlatmak gerekirse bu sabit, uzay zamanın dokusuna işlemiş bir yerçekimsel etki gibi davranır ve tamamen boş bir uzayda bile varlığını sürdürebilir. Değerine bağlı olarak bu etki ya çekim ya da itme gücü yaratabilir. Einstein, maddenin yerçekimsel çekimini dengeleyecek ve evreni dengede tutacak bir değer seçti.
Ancak bu çözüm uzun ömürlü olmadı.
Genişleyen Evren Her Şeyi Değiştirdi
Aradan birkaç yıl geçtikten sonra Edwin Hubble evrenin genişlediğini keşfetti. Bu sırada Rus kozmolog Alexander Friedmann gibi teorisyenler, Einstein’ın denklemlerini çok daha harfiyen okudu ve Büyük Patlama teorisine zemin hazırlayacak teorik altyapıyı geliştirdi.
Einstein sonunda kozmolojik sabiti denklemlerinden çıkardı. Yıllar sonra arkadaşlarına, bu sabiti denklemlere eklemenin hayatındaki “en büyük hata” olduğunu itiraf edecekti.
Ancak ardından çok daha büyük bir sürpriz kapıyı çaldı.
Yıllar sonra, 1998 yılına geldiğimizde iki astronom ekibi, evrende tam olarak ne kadar madde bulunduğuna dair süregelen bir anlaşmazlığı çözmeye çalışıyordu. Farklı gözlemler birbirinden çok farklı sonuçlar doğurmuştu; bazı gözlemler evrende nispeten az madde olduğunu öne sürerken, diğerleri çok daha fazla madde bulunduğuna işaret ediyordu.
Astronomlar zaten evrenin genişlediğini biliyordu. Ancak madde yerçekimi yarattığına göre, bu maddenin evrenin genişlemesini kademeli olarak yavaşlatması gerekiyordu. Araştırmacılar, genişlemenin ne kadar güçlü bir şekilde yavaşladığını ölçerek evrende gerçekte ne kadar madde olduğunu hesaplamayı umuyordu.
Ancak tam tersi bir durumla karşılaştılar.
Evren Genişlerken Hızlanıyordu
Evrenin genişlemesi yavaşlamıyor, aksine giderek hızlanıyordu.
Gözlemler evrende nispeten az madde bulunduğunu gösteriyordu, ancak bu madde astronomların gözlemlediği durumu açıklamak için tek başına yeterli değildi. Ortada, kozmik genişlemenin zaman içinde daha da hızlanmasını sağlayan gizemli bir itici güç vardı.
En basit açıklama ise aslında çok tanıdıktı: Einstein’ın kozmolojik sabiti. Kozmik bir itme gücü yaratan bu sabit arka plan etkisi, gözlemlenen ivmelenmeyi açıklayabiliyordu. Einstein bu fikri çöpe attıktan on yıllar sonra, onun sözde “hatası”, yeni verileri açıklayan en güçlü teori olarak sahneye geri döndü.
Karanlık Enerji Modern Kozmolojiyi Yeniden Şekillendirdi
1980'li ve 1990'lı yıllarda kozmologlar, “Kozmolojinin Standart Modeli” olarak bilinen giderek karmaşıklaşan bir teorik çerçeve geliştirmişti (Fizikçiler uyumlu, işbirlikçi ve fikir birliğine varılmış modellere “Standart” adını verme eğilimindedir). Ancak kozmik genişlemenin hızlandığının keşfedilmesi, bu modelin mevcut haliyle ayakta kalamayacağı anlamına geliyordu.
Onun yerini alan model, evrenin Büyük Patlama'dan bu yana nasıl evrildiğine dair günümüzdeki en iyi açıklamamız olan LCDM kozmolojisi oldu.
Lambda, kozmolojik sabiti ifade eder ve aynı zamanda karanlık enerji olarak da bilinir. CDM ise soğuk karanlık madde anlamına gelir; bu, neredeyse her galaksideki kütlenin büyük çoğunluğunu oluşturduğuna inanılan madde türüdür. Soğuk karanlık madde başlı başına ayrı bir hikayedir. Bizim odak noktamız ise Lambda.
Olağanüstü Başarılı Bir Model ve Karşılaştığı Sorun
LCDM modeli olağanüstü bir başarı yakaladı. Üstelik şaşırtıcı derecede de basit; yalnızca birkaç ayarlanabilir parametreye ve genel görelilik çerçevesindeki az sayıda varsayıma dayanıyor.
Bu basitliğe rağmen model, muazzam bir gözlem yelpazesini açıklayabiliyor. Evrenin genişleme tarihini, arka plan radyasyonunun yapısını, BAO özelliğini, galaksilerin büyümesini, büyük ölçekli kozmik yapının gelişimini ve çok daha fazlasını başarıyla tanımlıyor.
LCDM, tüm bilim dalları arasında en kapsamlı şekilde incelenen ve en geniş çapta test edilen teorilerden biri haline geldi.
Ancak neredeyse kesin olarak söyleyebiliriz ki bu model yanlış.
