Evren sürekli genişliyor ve oluşup birleşen yapılarla değişiyor. Peki evrenimiz nasıl evriliyor? Cenevre Üniversitesi (UNIGE) fizikçileri evrendeki yapıların oluşumunun karmaşık sürecine ışık tutabilecek yeni bir sayısal simülasyon kodu geliştirdi. Einstein'ın eşitliklerine dayanarak, uzayzaman dönmelerini hesaplamalarına katabildiler ve varlıkları geçtiğimiz ay doğrulanan kütleçekimsel dalgaların genliğini hesapladılar. Ekip çalışma sonuçlarını Nature Physics dergisinde yayımlanan makaleleri ile açıkladı.

Şimdiye dek bilimciler büyük ölçekli kozmolojik yapıların oluşumunu, Newton kütleçekiminin sayısal simülasyonlarına dayanarak inceliyordu. Bu kodlar uzayın kendisinin değişmediğini, durağan olduğunu, zaman ilerlerken hep aynı kaldığını varsayıyordu. Böyle bir varsayımın izin verdiği simülasyonlar, maddenin yavaş ilerlediği bir evren için doğru olurdu. Ancak madde parçacıklarının yüksek hızlarda ilerlemesi durumunda, hesaplamalar ancak yaklaşık doğru bir sonuç verir. Ayrıca bu kod karanlık enerji çalkalanmalarını tanımlamaz. Evrenin toplam enerjisinin %70'ini (geriye kalan %30 karanlık madde ve normal maddedir) oluşturan karanlık enerji, ivmeli genişlemeden sorumludur. Dolayısıyla, kozmolojik yapıların oluşumunu simüle etmek için bu iki görüngünün incelenmesini sağlayan yeni bir yol bulmak gerekiyordu.

Genel Görelilik Kuramı Uygulandı

UNIGE'den Ruth Durrer'in ekibi bu amaçla bir kod yarattı: Gevolution. Einstein'ın genel görelilik kuramına dayanarak yazılan bu kod, uzay ve zamanın sürekli değişmekte olduğunu hesaba katıyor. Ekip Gevolution'u kullanarak kütleçekimsel dalgaların genliğini ile etkisini ve kozmolojik yapıların oluşumu nedeniyle ortaya çıkan "çerçeve sürüklenmesi"ni (uzay-zamanın dönüşünü) öngörmeyi amaçlamış.

UNIGE fizikçileri önce kübik bir uzay parçası ele aldı. Herbiri bir parçacık içeren 60 milyar bölüme sahip bu kübik bölgeyi analiz ederek, komşulara göre hareketi incelediler. David Daverio tarafından geliştirilen ve nonlineer kısmi diferansiyel denklem çözebilen LATfield2 kütüphanesi ile Lugano'da bulunan İsviçre Süperbilgisayar Merkezi sayesinde, araştırmacılar parçacıkların hareketini çözümledi. Einstein'ın denklemlerini kullanarak metrik (evrendeki iki gökada arasındaki uzaklık ve zaman ölçüsü) hesaplaması gerçekleştiren ekip, bu hesaplamaların sonucunda ortaya çıkan izgelere bakarak, Newton kodları ile Gevolution karşılaştırması yaptı. Böylece çerçeve sürüklenmesi etkisini ve yapı oluşumundan kaynaklanan kütleçekimsel dalgaların etkisini hesapladılar.

Kütleçekimsel Dalgalar ve Çerçeve Sürüklenmesi Öngörüldü

Gevolution kodundan önce çerçeve sürüklenmesi ve kütleçekimsel dalga etkisini içeren bir simülasyon yapılmamıştı. Bundan böyle evrenin evrimine ilişkin gözlemlerle bu simülasyon sonuçlarını karşılaştırmak için yeni bir yönteme sahibiz. Bu kodu kullanarak, evrenbilimciler genel görelilik kuramını şu ankinden çok daha büyük ölçeklerde sınayabilecekler.

Bu alandaki çalışmaların mümkün olduğunca çok sayıda araştırmacı tarafından ele alınmasını uman Prof.Durrer ve ekibi, geliştirdikeri kodu da halka açacaklarını ve özgürce kullanılmasını sağlayacaklarını belirtti. Belki de bu girişim karanlık enerjinin gizeminin çözülmesini hızlandırmaya yardımcı olur.

 

---

Kaynak: Phys.org, "Team simulates the expansion of the Universe"
< http://phys.org/news/2016-03-team-simulates-expansion-universe.html >

İlgili Makale: Nature Physics, "General relativity and cosmic structure formation", DOI: 10.1038/nphys3673

---