Büyük Patlama Bir Kozmik Toz Mu?

bigbang1

BICEP2 teleskobu Büyük Patlamadan beklenen sinyaline benzer bir helezonik kalıp tespit ettiler, peki ama hepsi bir kozmik toz muydu?

 Samanyolu Düzleminden uzakta, daha önceleri, uzayın dış kısımlarına ne kadar tozun dağıldığının bilinmesine, çok az ihtiyaç duyulmaktaydı. Bilimadamları, belirsiz bir biçimde parlayan taneciklerin bizim galaksimizin manyetik alanına göre hizalandığını ve bu alanın kıvrılıp ve dönmesinin bu toz parıltılarına ustaca helezonik dönüşler verdiğini anladılar. Ancak bu girdaplar, helezonik dönüşler o kadar soluktu ki,bu Mart ayına kadar onları görmek zor oluyordu. Ancak bu Mart ayında, araştırmacılar, uzay zamanın ucuna inanılmaz derecede hassas bir teleskopla göz attıklarını iddia ettiklerinde, bu toz hesaba katılmaya başlandı. Tıpkı bülbülün yuvasına konan guguk kuşu yumurtasının bülbül taklidi yapması gibi, bu toz kalıpları da Büyük Patlamadan tahmin edilen sinyalleri taklit etmekteydi.

Şimdi, bilimadamları, bu helezonik kalıpların kanıtı olan primordiyal yerçekimsel dalgalar yerine (evrenin patlaması ile doğumuna denk gelen uzay-zamandaki dalgalanmalar ) manyetik olarak hizalanmış tozlardan meydana geldiğini göstermekteler. Planck Uzay Teleskopu’ndan elde edilen yeni data analizinden, ölen yıldızlar tarafından çok küçük silikat ve karbonat parçacıklarının yıldızlaraarası uzaya doğru püskürtülmesinin, BICEP2 teleskobu tarafından tespit edilen sinyallerin %100’ünü açıklayan sebep olabileceği sonucuna ulaşılmıştır ve bu da büyük bir şölenle  açıklanmıştır.

BICEP2 birliği üyesi ve San Diego, Kaliforniya Üniversitesi’nden astrofizikçi Brian Keating:“Planck’ın analizi, sinyallerimizin bütünün tozdan geldiğini kabul etmemezlik yapamadığımızı nispeten tanımlıyor.”

Université Paris-Sud’dan  Planck ekip üyesi Jonathan Aumont: “ Tabii ki hayal kırıklığına uğradık.

Yeni toz analizi BICEP2 sinyallerinin bir kısmının “patlama” diye adlandırılan önde gelen Büyük Patlama teorisinin çoktandır aranan izleri olan primordiyal yerçekimsel dalgalardan geldiği olasığını açıkta bırakıyor. Kozmolog Alan Guth’un 1981’de ortaya attığı gibi, eğer evren katsal genişlemenin olduğu kısa devre ile başlamışsa, o zaman kuantum-ölçüsündeki dalgacıklar, evrenin dokusundaki devasa, değişmez-sabit ondülasyon-dalgalanma içinde yayılmış olacaktır. Bu yerçekimsel dalgalar, gökyüzünde tespit edilen en eski ışık olan kozmik mikrodalga arkaplanda “B-mod” polarizasyon adı ile adlandırılan bir girdaplı kalıp davranışı ortaya koyacaktır.

Ancak, öyleymiş gibi gözükene dikkat edin.. bigbang2

Geniş anlamda yer bulan 17 Mart Haberleri Konferansı’nda, Harvard Üniversitesi’nden BICEP2 ekibi lideri, grubun Güney kutbunda buluna teleskobunun primordiyal yerçekimsel dalgaların tahmin edilen kalıpları ile çok yakından uyuşan “B-mod”un kanıtlarını tespit ettiğini açıklamıştır. Tozlu galaksi düzleminden çok uzaktaki uzayın bir bölgesini inceledikten ve daha önceki herhangi bir deneyde gösterilen hassasiyetin 12 kat fazlası bir hassassiyet ile, gelen mikrodalga polarizasyonunu hesapladıktan sonra, Kovac şunu dile getirmekte: “Burası teleskopumuzu o yöne çevirebileceğimiz en temiz yörünge.” Ve o ve ekibi, patlamanın kanıtını tespit ettikleri sonucuna ulaşmışlardır.

Ancak, bu açıklamayı takip eden aylarda, ekibi dışından uzmanlar, bu açıklamaya, bilimadamlarının BICEP2 bölgesindeki toz kontanimasyonunu- kirletimi,bulaşımını şimdi göz ardı ettiğini, oldukça yüksek belirsiz gözüken bir galaktik toz emisyon modelleri kullandıklarını savunarak, onların açıklamalarına tepki gösterdiler. Ve Harvard Üniversitesi’nden teorisyen Avi Leob tepkisini şunu diyerek dile getirdi:“ Camianın tümü bunu gözardı etmiştir.

BICEP2 teleskobu, çoklu mikrodalga frekanslarındaki “B-mod”larını tespit edebilecek durumda olsaydı, bilimadamları yıldızlararası toz taneciklerinin ışığı ile aradıkları daha eski ışığı birbirinden kolaylıkla ayırt edebilirlerdi. Her iki ışık kaynağı da daha yüksek frekanslarda daha parlak olabilirdi ama toz emisyonu daha çarpıcı bir biçimde parlamaktaydı.B-mod sinyal gücünü , frekansın fonksiyonu olarak haritada göstererek, bilimadamaları, eğrinin kozmik mikrodalga arkaplandaki toz ışığının daha yüzeysel mi yoksadaha  dik bir şekilde mi yükseldiğini belirlemiş olabilirlerdi.

Lob şunu dile getiriyor: “Bunun yerine, ekip, maksimum hasssasiyete karar verip, tek bir frekans olan 150 gigahertz’i elde etmek için dedektörlerini dizayn etmişlerdir. Bu da deneyin zayıf noktasıdır.

Toz emisyonu ve düşük frekansın senkroton radyasyon olarak adlandırılan başka “önplan” ile bastırılan yüksek frekansla, 150 gigahertz, en az kontaminasyonlu en etkili noktaya oturmaktadır. Ancak, herhangi bir eğri üzerinde tek bir veri göstergesi durabilir.

Tozun sinyallerinin fraksiyonunu doğrudan belirleyemedikleri için, bilimadamları, üzerinde çalıştıkları gökyüzü parçasındaki mevcut olan kontaminasyon modellerine bel bağladılar ve onların sinyalini 50’de 1’inden daha fazlasını açıklayamadığı sonucuna vardılar. Raphael Flauger’in liderliğindeki gruptan sonra, şimdi de Carnegie Mellon Üniversitesi, hatalar üzerinde durmakta ve Planck ekibi daha iyi toz tahminleri ortaya koymakta ve Kovac ve ekibi de onların ortaya koyduğu çalışmayı yeniden incelemekte ve büyük bir keşif iddiasının ortaya konmasını engellemektedir.

Princeton Üniveristesi’nden kozmolog Lyman Page şunları dile getirmekte: “İlk sunumlarında daha dikkatli olmaları gerekiyordu. Onlar, bir primordiyal B-modunu ölçtükleri iddiasında bulunmamalıydılar. Çünkü, önplandaki belirsizlikler hep büyük oldu ve olmakta.”

Çoklu frekanslara ihtiyaç vardı. 2009’dan 2013’e kadar, BICEP2’den 100 defa daha az hassasiyetli, Avrupa Uzay Ajansının Planck uzay gemisindeki teleskobu,kendisine inceleme talimatı verilen herhangi bir bölgede, uzay boyunca, 7 farklı mikrodalga frekansında polarizasyon ölçtü.

Planck bilimadamları, yeni analizlerinde, BICEP2 gözlem alanlarının ölçüsünde gökyüzünü ksımlara ayrıdılar ve toz emisyon sinyallerinin yüksek olduğu bir frekans olan 353 gigahertz’deki herbir bölgede bulunan B-mod polarizasyonu-kutuplanma sinyalini hesapladılar. Diğer bazı bölgeler, BICEP2 projesinde incelenen gökyüzü parçasının açığa çıkardığı toz ışığının yarısı kadar ışık verdi. Keating’in tanımı ile; “ bu, tertemiz, pırıl pırıl değil.”
bigbang3

Planck’ın tam gökyüzü haritası. 353 GHz datadan ekstrapole olmuş, 150 GHzdeki projekte toz kontaminasyonu. Temiz bölgeler mavi ile, daha tozlu bölgeler kırmızı ile gösterilemekte. Kuzey Galaktik Yarıküre  solda ve Güney Galaktik Yarıküre sağda. Siyah köntür ile yaklaşık BICEP2 gözlem bölgesi çevrelenmekte.

BICEP2 tarafından görüldüğü üzere, Planck teleskobu , 150 gigahertz’deki soluk B-modlarını tespit edecek hassasiyetten yoksun.Ama, toz emisyonlarının nasıl frekanslarala değişken olduğunu bildiklerinden dolayı, bilimadamları, onun değerini 353 gigahertz’den ekstrapole ettiler, çıkardılar. Onlar fazla toz emisyonunun, BICEP2 tarafından tespit edilen sinyaller kadar güçlü  B-mod polarizasyon üretebileceği, verebileceği ve o gücün kabaca üçte birini de alabileceği sonucuna ulaştılar.

British Columbia Üniversitesi’nden kozmolog Douglas Scott: “Onlar uzayın az ya da çok uzak bir parçasıyla düşük toz bulutu emisyonu bulacaklarını farz ediyorlardı. Ve Planck sonucu da tozu gözardı edip, yok sayacağı gökyüzünde bir kısım olmadığını göstermekte.”

Tam olarak primordiyal yerçekimsel dalgalardan toplamda B- ne kadar mod polorizasyon geldiği, ki varsa, yoğun devam eden analizlerle tespit edilmesi söz konusu. Uzay zamanda akan açığa çıkmış enerji miktarı ve patlama süresince uzaklaşmış primordiyal işaretler varsa, bunun kuvveti,“r” adlı bir parametre ile ölçülür. Patlamanın enerji skalası neden olduğuna dair önemli bir ipucu olabilirdi.

Stanford Üniversitesi’nden patlama teorisyeni Eva Silverstein geçenlerde yaptığı Şikago’daki konuşmasında; olası ‘r’ değeri hakkında ne kadar ilginç bir değer olduğunun üzerinde çok duramayacağını bildirmekte. Tıpkı Silverstein gibi teorisyenlerin en çok bilmek istedikleri şey; ‘r’ değerinin 0.001’den daha mı büyük yoksa daha mı küçük olduğudur. Kategoriler arasındaki geçiş noktaları büyük-alan ve küçük-alan patlaması olarak adlandırılır. Geçmiş, kuantum yerçekimi teorisinin kapsadığı tüm detayları açığa çıkarmaktaydı.

Ev tozu çoğunlukla hav ve ölü hücreyken, kozmik toz tipik olarak karbon, silikat ve diğer minerallerden oluşur. Nasa Hava ekibi tafarından tespit edilen bu gezegenlerarası toz taneciği sadece 10 mikron boyutunda ya da insan saçının 10’da 1’inin kalınlığına sahip.

bigbang4

Oysa ki, önceki BICEP2 analizleri , ‘r’ değerini büyük-alan patlamaya ait modellere karşılık gelen 0.2’de saptadı. Planck çalışması değeri daha çok sıfıra yakın bir noktaya düşürmekte. Hafif bulanık galaktik tozun arkasındaki bu dalgaların tespit edilebilmesi için, BICEP2’den çok daha güçlü bir teleskoba ihtiyaç olacaktır. r= 0.1 den daha zayıf B-modlarını tespit etmede yeterli hassasiyete sahip şimdiden en azından mevcut 10 ya da planlanmış deney vardır. Sinyal r= 0.01’den daha büyük olursa 2 yada 3 yıla kadar yerçekimsel dalgalardan kaynaklı B-modlarını Atamaca Kozmoloji Teleskobu, Güney Kutup Teleskobu ve BICEP/Keck Array ölçebilecektir. Bir balonla taşınan alet olan “SPIDER” neticede bu benzer hassasiyete ulaşacaktır.

Patlama fikrine eleştiriler, bu deneylere karşı artan hassasiyet belki de biraz teselli olabilir. Primordiyal B-modları bulunmamış olsa da, çürütmenin  aslında imkansız olduğu bu deney, yeterince ayakta durabilecek esnekliğe sahip.

r = 0.07 değerli patlamanın testedilebilir sicim teori modelini geliştirmede Silverstein ve diğerlerine yardım eden Flauger şunu ifade etmekte: “O kadar küçük olan ‘r’ değeri pek çok model var ki, bunları deneylerle gözlemleyemezsiniz.”

Pennsylvania Üniveristesi’nden fizik profesörü Mark Trodden : “ Tüm BICEP2 sinyali toz olup gözden kaybolsa da, Enflasyon, Büyük Patlama Teorisini önde gelen teori kılmaya devam ettirecek. Evrenin akıcılığı ve eşbiçimliliğini açıklamakta ve yapı formasyonu için mekanizma da sunmakta. Ancak Trodden tüm bu kanıtların koşullara oldukça bağlı olduğunu dile getiriyor.

Primordiyal yerçekimsel dalgaları onaylama, teoriyi kilitlemiş olabilir. Bir kereçzöümlendi mi de, bu zamanın başından beri olan tüm resmin de çözümü demek olucak…Keating: “Bu konuda henüz karar verilmemiştir. ”

Kasımda açıklanması beklenen, Planck ve BICEP2’in beraber yaptığı analiz, Güney Kutbu üzerindeki gökyüzü parçasında, o temizlikte ama pırıl pırıl olmayan herhangi primordiyal B-modlarının toz helezonu ile karışıp karışmadığını belirleyebilir. Ortak çalışma neticesinde Kovac, toz kontaminasyonunun-kirliliğinin modelden çok veri üzerine dayalı olduğu ‘r’ değeri üzerinde ekipler yeni bir üst sınır( primordiyal yerçekimsel dalgaların, eğer mevcutlarsa, belirli bir güçten daha zayıf olmasının sağlanması) koyabilmelileri gerektiğini bildirmekte.

Kovac: “ Tamamen önyargısız bir tavır içinde bu analize yaklaşacağımızın sözünü verebilirim.Sonuçta ulaşılan cevap ne olursa olsun, buradaki belirsizliklerin azalmasını herkes kadar görmeye hevesliyiz.”

Loeb, BICEP2’nin başarısının, daha önceki deneylerle karşılaştırıldığında, büyüklük sırası açısından artan bir hasssasiyette olduğunu dile getirmekte. “Kesinlikle birşeyler tespit ettiler. Bunun önemi, yorumun ne olduğuna bağlı.Eğer bu tozsa, hiç bir kozmolojik öneme sahip olmaz.”

 

Çeviren: AylinER
http://www.simonsfoundation.org/quanta/20140921-big-bang-signal-could-all-be-dust-planck-says/

Check Also

Kozmik Seyahat