Bundan dolayı kozmologlar onyıllardır Einstein'ın Genel Görelilik Teorisi ile termodinamiğin yasalarına dayalı viskozitenin klasik kavramı üzerinde uzlaşmada sorun yaşıyorlardı. Fakat, Vanderbilt University'den bir ekip; bu uzun süredir var olan uçuruma kurulacak köprünün temeline dair yeni bir matematik formülasyon geliştirdiler.

Bu yeni matematik formül; evrenin nihai sonuna dair çok önemli bazı çıkarımlar barındırıyor. Formül, kozmologların ulaştığı oldukça radikal senaryolardan birisi olan ve "Big Rip" (Büyük Sökülme) olarak adlandırılan senaryoyu onaylama eğiliminde. Bu yeni formül ayrıca karanlık enerjinin temel doğasına dair bir ışık tutabilir.

Physical Review D. 'da bu yılın başında yayımlanan makaledeki yeni yaklaşım, Matematik Yrd. Doç. Marcelo Disconzi ve Fizik Profesörleri Thomas Kephart ve Robert Scherrer tarafından geliştirildi.

Kozmolojik uygunluktaki bu viskozite tipi bilindik ketçap viskozitesi formundan farklıdır. Kesme viskozitesi (ketçap akışmazlığı) olarak adlandırılan bu viskozite tipi; tıpkı ketçap şişesi ağzı gibi küçük açıklıklardan sıvının akış direncinin ölçüsüdür. Bunun yerine kozmolojik viskozite; dökme viskozitesi (akışkanın genişleme ya da daralmaya direncinin ölçüsü) formudur. Bu tip bir viskozite ile günlük yaşamda pek karşılaşmayışımızın sebebi ise; günlük yaşamda karşımıza çıkan akışkanların çoğunun sıkıştırılamaz ya da çok fazla genişletilemez olmasıdır.

Araştırmacılardan Disconzi görelilikle ilgili akışkanlara dair sorunlara çözüm üretmeye başladı. Bu fenomeni oluşturan astronomik nesneler ise süpernovalar (patlayan yıldızlar) ve nötron yıldızlarıdır (çağı 20-30 km büyüklüğündeki yıldızlar).

Bilim insanları; ideal akışkanların (akışmazlığı olmayan) ışık hızına yakın değerlere hızlandırıldığında ne olduğuna dair başarılı bir modelleme gerçekleştirdiler. Fakat, neredeyse bütün akışkanlar doğada viskoz haldedirler ve on yıllardır gösterilen çabaya rağmen hiç kimse viskoz akışkanları relativistik hızlarda işleyebilecek genel kabul görmüş bir yol üretemedi. Geçmişte, gerçeğe uygun akışkanların ışık hızına ivmelendirildiğinde neler olduğuna dair oluşturulan modeller bazı tutarsızlıklara sahipti. Bunlardan en göze batanı ise; bu akışkanların ışık hızından daha hızlı bir hızda hareket ettikleri koşulları öngörüyor olmasıydı.

Bu durum fena halde yanlıştı, çünkü hiçbir şeyin ışık hızından daha hızlı olamayacağı deneysel olarak kanıtlanmıştı.

Gerçekçi Bir Akışkan Dinamiği

Bu sorunlar; araştırmanın matematikçilerine, ışık hızından daha hızlı olmayacak bir akış sergileyen gerçekçi bir akışkan dinamiğine dair denklemler oluşturma noktasında ilham verdi. Diskozi bu bakış açısını 1950lerde Fransız matematikçi André Lichnerowicz'in geliştirdiği bir temel dayandırdı.

Sonrasında Disconzi denklemlerini daha geniş bir kozmolojik teoriye uyarlamak için Kephart ve Scherrer'in yardımına başvurdu. Ekip; bu uyarlamanın karanlık enerjinin gizemli doğasına ışık tutma potansiyelini de içeren bir dizi ilginç sonuç ortaya çıkardığını gördü.

1990larda, astronomik ölçümler evrenin hızla ve artan bir ivme ile genişlediğini gösterdiğinde, fizik camiası şaşkına dönmüştü. Bu öngörülemeyen ivmeyi açıklamak için, fizikçiler evreni dışarıya doğru yayılmaya zorlayan bilinmeyen bir itici enerjinin varlığına dair hipotez kurmada zorlandılar. Çünkü hakkında çok az şey biliyorlardı ve bu enerjiyi "karanlık enerji" olarak etiketlediler.

Bugüne kadar, karanlık enerjinin dikkate değer bir biçimde benzer bir itici etkiye sahip olmasına rağmen, karanlık enerji teorilerinin çoğu kozmik viskoziteyi dikkate almamıştı.

Karanlık enerjiye mal edilen bütün hızlanmanın nedenini viskozitenin açıklayabileceğinin mümkün olduğunu söyleyen Diskonzi:

"Ancak hızlanmanın önemli bir parçasının bu tekdüze sebepten kaynaklandığını söylemek daha muhtemeldir. Sonuç olarak, akışmazlık (viskozite) karanlık enerjiye dair önemli bir sınırlandırıcı olarak davranabilir" diyor.

Evrenin Sonu

Bir başka ilginç sonuç ise; evrenin nihai sonucunu içeriyor. Evrenin hızla genişlediğinin keşfinden beri, kozmologlar bunun gelecekte ne anlama geleceğine dair bir dizi dramatik senaryo geliştirdiler.

Bu senaryolardan "Büyük Donma" (en. Big Freeze) ismiyle nam salanı; 100 trilyon yıl sonra evren o kadar büyüyecek ki yıldız oluşumu için gerekli gaz miktarının çok az kalacağını öngörüyor. Sonuç olarak, uzay soğudukça mevcut yıldızlar yavaş yavaş sönecek, geriye yalnızca yavaşça buharlaşacak olan kara delikler kalacak.

Daha radikal bir senaryo ise "Büyük Sökülme" (en. Big Rip). Bu senaryo; karanlık enerjinin giderek daha da güçleneceğini öngörüyor. Senaryoya göre, evrenin genişleme hızı 22 milyar yıl içerisinde çok yüksek olacak, nesneler dağılmaya başlayacak ve tekil atomlar kendilerini serbest temel parçacıklara ve ışımaya kadar sökecek.

Bu senaryodaki kilit nokta ise; denklemin durum parametresi olarak isimlendirilen karanlık enerjinin basıncı ve yoğunluğu arasındaki orandır. Eğer bu değer; -1 (eksi 1)'in altına düşerse, evren zamanla çekilip ayrılacaktır. Kozmologlar bunu "fantom bariyeri" olarak adlandırıyorlar. Viskoziteli geçmiş modellerde, evren bu limitin ötesine evrilemiyor.

Bu yeni formülasyonda ise bu bariyer bulunmuyor. Bunun yerine, bu formül; denkleme durum parametresini -1'in altına düşüren doğal bir yol tanımlıyor.

Scherrer; viskoziteli "Büyük Sökülme"ye dair geçmiş modellerin mümkün olmadığını ve bu yeni modelde, viskozitenin evreni son sınır durumuna sürüklediğini söylüyor.

Araştırmacılara göre, göreceli viskoziteye dair bu yeni formülasyonun denklemsel analizlerinin sonuçları oldukça umut verici fakat daha derin analizlerin yürütülmesi gerekiyor. Bunu yapmanın tek yolu ise, kompleks denklemleri nümerik olarak analiz edebilecek güçlü bilgisayarlar kullanmak. Bu şekilde, bilimciler deney ve gözlemle karşılaştırılabilecek öngörülerde bulunabilirler.

---

Kaynak: Vanderbilt University, "New model of cosmic stickiness favors “Big Rip” demise of universe", http://news.vanderbilt.edu/2015/06/new-model-of-cosmic-stickiness-favors-%E2%80%9Cbig-rip%E2%80%9D-demise-of-universe/

---