EVREN, EVREN NASIL OLUŞTU, EVRENİN EVRİMİ

 Destek olmak isterseniz reklamlara tıklamanız yeterli...Ücretsiz. Teşekkürler

  Evreni tanımlamamız gerekse, çevremizde  ve maddenin yapısında var olan her şeyin bu olduğunu söyleyebiliriz. Evreni oluşturan gizemli madde ve enerji, etrafımızda gördüğümüz madde ile birlikte aslında evrenin küçük bir parçasıdır. 

 Geçmişte insanlar evrenin yalnızca üzerinde yaşadıkları Dünya ile çevresindeki gezegenler ve  yıldızlardan oluştuğunu düşünürdü. O zamanlar Dünya'nın evrenin merkezinde olduğu düşünülüyordu. 

 Evrenin ne kadar büyük olduğunu ve gezegenimizin sonsuz boyutunda ne kadar küçük olduğunu fark ettiğimden bu yana yarım yüzyıldan  fazla zaman geçti. Bugün, içinde yaşadığımız evren hakkında dikkate değer bir anlayışa sahip olduğumuza inanıyoruz. Elbette cevaplanmamış birçok soru var. Ancak evrenin  yüz yıl önce hayal edilen evrenden çok  farklı olduğunu biliyoruz.  

 Şimdi evrendeki yolculuğumuza başlayalım ve doğuşundan günümüze kadar hangi aşamalardan geçtiğini ve gelecekte neler olacağını görelim.

Edwin Hubble, 20. yüzyılın başlarında evren görüşümüze yeni bir pencere açtı.Hubble uzak galaksilerin ışığını incelerken ilginç bir gerçeği keşfetti: Uzak galaksilerin ışığı uzak galaksilerin ışığından farklıdır. Galaksi bizden ne kadar uzaksa, ondan yayılan ışığın dalga boyu da o kadar  uzun olur. 

 Bir ışık kaynağı gözlemciden uzaklaşır veya ona yaklaşırsa, yaydığı ışığın dalga boyu farklı olur. Buna "kırmızıya kayma" denir. Nesne gözlemciden daha uzaktaysa, nesnenin yaydığı ışığın dalga boyu uzar. Uzay genişledikçe ışık dalgaları da genişler. Bir ışık kaynağından gelen ışık bize çarptığında evrenin genişliği iki katına çıkarsa, ışığın dalga boyu aynı oranda artar ve enerjisi  yarıya düşerdi. Bir nesnenin bir gözlemciye göre hızı, dalga boyunun hızına göre dikkate alınmasıyla hesaplanabilir. Başka bir deyişle, uzaktaki galaksilerin bizden ne kadar hızlı uzaklaştığını biliyoruz. 

 Edwin Hubble'ın 1929'da  tüm galaksilerin bizden uzaklaştığını keşfetmesi, evrenin genişlediğini gösteriyor. Kozmologlar, evrenin genişlemesini tanımlamak için genellikle "kuru üzümlü kek" örneğini kullanırlar. Ekmek hamuru uzayı, üzümler galaksileri temsil eder. Çörekler yavaş yavaş yükselecek. Kek açtıkça üzümler birbirinden uzaklaşacaktır. İki üzüm pastadan ne kadar uzaksa, birbirlerinden  o kadar hızlı uzaklaşırlar. Evrende galaksiler de aynı şekilde birbirinden ayrılır. 

 Zamanı tersine çevirebilseydik, tüm galaksiler birleşir ve sonunda birleşirdi. Evrenin genişlemesi, geçmişte sonsuz küçük bir noktadan ortaya çıktığını düşündürür. Bu teori Big Bang teorisi olarak bilinir. 

 Büyük patlamayı uzayda  bir patlama olarak değil, uzayın  ani  genişlemesi olarak düşünün. Kozmologlar, Big Bang adındaki "patlama" kelimesinin tam anlamıyla alınmaması gerektiğine dikkat çektiler. Şu anki bilgilerimize göre evrenin doğuşu, inanılmaz miktarda enerji içeren bir noktanın genişlemesiyle başlamıştır. Aşırı sıcak evren genişleyip soğudukça, temel kuvvetler ayrıldı ve zamanla madde ortaya çıktı. Big Bang, tartışmalı olmasına rağmen, bugün içinde yaşadığımız evrenin görünümünü en iyi açıklayan teoridir. 

 Big Bang teorisi, kozmologlar için iki önemli problem ortaya koymaktadır. Bunlardan biri, evrene nasıl bakarsak bakalım, her yerde aynı görünüyoruz. Ancak, büyük patlamadan bu yana, ışığın görünür evrenin bir ucundan diğer ucuna seyahat edecek zamanı olmaması gerekir. Sorun şu ki, bilgi ışıktan daha hızlı hareket edemez. Başka bir deyişle, evrenin bir yönünün diğeriyle birlikte gelişmesi için aralarında fiziksel  bir iletişim olması gerekir. Kozmologlar buna "ufuk sorunu" adını verdiler. 

 Ancak gözlemler, evrenin iletişim kurmak için çok uzak  bölgelerindeki sıcaklık ve yoğunlukların benzerliği hakkında soruları gündeme getiriyor. Öyleyse, birbirlerini "tanımadıklarında" farklı bağlamlarla nasıl  uyum sağlanabilir? Evren her zaman aynı şekilde genişliyorsa, bunu açıklayacak bir mekanizma yoktur.

İkinci problem ise evrendeki gözlemlenebilir uzay-zamanın "düz" olmasıdır. Evrenin düz olması, her zaman genişlediği ve genişlemeyi bıraktığı an ile çökmeye başladığı an arasında bir yerde olduğu anlamına gelir. Evren yoğunluğuna göre açık, düz veya kapalıdır. Çünkü evren ne kadar yoğunsa, genişlemeyi yavaşlatacak veya durduracak madde o kadar fazladır. 

 Yoğunluk kritik değerin altındaysa evren sonsuza kadar genişleyecektir. Bu durumda evren "açıktır". 

 Yoğunluk bu değerden yüksekse, gelecekte bir noktada genişleme  duracak ve evren çökmeye başlayacaktır. Bu durumda evren "kapalı"dır. Evrenin düz olması, görebildiğimizden daha fazla madde, çok miktarda "karanlık madde" içermesi veya "enflasyon" nedeniyle düzleşmesi anlamına gelir.  

 1980'lerde geliştirilen enflasyon teorisi, büyük patlamanın keşfinden sonra kozmolojideki en önemli gelişme oldu. Enflasyon teorisi, büyük patlamadan çok hızlı bir şekilde, evrenin  çok kısa  ama çok hızlı bir genişleme sürecinden geçtiğini belirtir. Bu süre zarfında, evrenin boyutları bir proton boyutundan bir greyfurt boyutuna kadar büyüdü. Bu, yaklaşık 10 ila 60 kat arttığı anlamına gelir. Şişme teorisi şu anda her iki fenomeni de açıklamak için en iyi teoridir. 

 Big Bang'den sonraki ilk 300.000 yıl boyunca, evren bir madde ve radyasyon çorbasıydı. Bu sırada evrendeki yoğun ışınım, bu çorbanın içindeki elektronlar tarafından saçılıyordu. Evren, 300.000 yaşına geldiğinde, protonlarla elektronların birleşerek hidrojen atomunu oluşturmaya başlamalarına izin verecek kadar soğumuştu. Hidrojen atomuyla etkileşime girme olasılığı çok zayıf olan ışınım bir anda serbest kaldı. İşte, bu ana "Son Saçılma Anı" deniyor. Çünkü bu andan sonra ışık, elektronlar tarafından bir daha bu derecede saçılmadı ve evrenin her yanına serbestçe dağıldı. Bugün bu radyasyonun kalıntılarını evrenin her yerini dolduran kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu olarak görebiliriz. 300.000 yıllık evrende çok yüksek enerjili gama radyasyonu olarak yayılan bu radyasyon, evren genişleyip soğudukça enerjisinin çoğunu kaybetti. Bugün "mikrodalga arka plan radyasyonu" dediğimiz bu radyasyonu elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesinde görebiliyoruz.

Mikrodalga fon ışınımıyla ilgili ilk duyarlı ölçümler, 1989 yılında fırlatılan COBE (Cosmic Background Explorer, Kozmik Zemin Kaşifi) uydusu sayesinde yapılabildi. Buna göre, tüm uzayı dolduran bu ışımanın sıcaklığı mutlak sıfırın 2,73 derece üzeriydi. Başlangıçta, bu ışınımın en önemli özelliği, tüm yönlerde aynı sıcaklıkta olması olarak görülüyordu. Ancak, COBE'nin ve ardından fırlatılan WMAP uydularının duyarlı ölçümleri sonucunda, fon ışımasında küçük dalgalanmalar keşfedildi. Bunlar, aslında bir derecenin sadece 0,0002'si kadar farklılık gösteriyor. Bu fark çok küçük olsa da evrenbilimciler için çok büyük önem taşıyor.

Mikrodalga zemin ışımasındaki iniş-çıkışlar, ilkel evrenin madde yoğunluğundaki küçük farklılıklardan kaynaklanıyor. Yoğunluktaki bu küçük farklılıklar evrenbilimcilere, gökada kümeleri ve gökadalar gibi evrendeki büyük yapıların kökeniyle ilgili yol gösteriyor. Gökadalar, evrende rastgele dağılmamıştır. Kümeler ve duvar benzeri yapılar oluştururlar. Evrenin bu geniş ölçekli yapısının, Büyük Patlama'nın hemen ardından ortaya çıkan etkileşimlerin ürünü olduğu sanılıyor. Büyük patlamadan kısa süre sonra, madde henüz atomaltı parçacıkların oluşturduğu bir çorba görünümündeyken, meydana gelen kuantum dalgalanmaları nedeniyle, madde bazı bölgelerde çok az da olsa daha yoğun hale geldi. Bu, maddenin belli yapılar oluşturacak biçimde yoğunlaşarak gökadaları oluşturmasını tetikledi.

Mikrodalga fon ışımasındaki dalgalanmaların Büyük Patlama kuramıyla ilişkisi henüz tam olarak kurulamadı. Gökadaların oluşumuna yol açan bu dalgalanmaların şişme döneminde ortaya çıkmış olabileceği üzerinde durulan bir olasılık.

Kozmologlar, ne zaman oluştuğunu bilmek için evrenin yaşını belirlemeye çalışırlar. Bunun için birçok farklı yöntem kullanırlar. Evren, içindeki en yaşlı yıldızdan daha genç olamayacağından, en yaşlı yıldızlar bize onun yaşı hakkında ipuçları verir. İçinde özel küresel kümeler kullanılır. Küresel kümeler, aynı zamanda oluşan eski yıldızlardan oluşur. Ancak, küresel kümeleri kullanarak doğru bir tahminde bulunmak zordur. Ancak gözlemler, en eski küresel kümelerin ortalama yaşının 14 milyar yıl olduğunu gösteriyor. 

  Evrenin yaşını belirlemek için daha güvenilir bir kaynak Hubble sabitidir. Hubble sabiti, evrenin mevcut genişlemesinin bir ölçüsüdür. Yerçekimi, evrenin genişlemesini yavaşlatan faktör olduğundan, evrendeki kütle miktarı, yaşı ile doğrudan ilişkilidir. Bugün evrenin düz olduğu söyleniyor ve bunun için gerekli olan madde miktarı oldukça kesin. Evrenin yaşı buna göre hesaplandığında 13,7 milyar yıl olduğu ortaya çıktı.

Einstein'ın ünlü formülü E = mc2, kütle ve enerjinin birbirine dönüştürülebileceğini belirtir. Bu, laboratuvar deneyleriyle de doğrulanabilir. Örneğin,  iki yüksek enerjili foton çarpıştığında, maddeye dönüşebileceklerini deneylerde görebiliriz. Başka bir deyişle, enerji maddeye dönüştürülebilir. Böyle bir çarpışma sonucunda  iki tür madde ortaya çıkar: "madde" ve "antimadde". Benzer şekilde, evrendeki maddenin, büyük patlamanın enerjisinin madde ve antimaddeye dönüşmesiyle ortaya çıktığı düşünülmektedir. 

 Madde ve antimadde bir araya geldiğinde  yok olurlar ve  karşılığında enerji üretilir. Örneğin, bir elektron bir pozitronla çarpıştığında kütlesi yok olur ve gama radyasyonu yayılır. Genellikle, enerji kütleye dönüştürüldüğünde eşit miktarda madde ve antimadde ortaya çıkar. Bu simetri laboratuvar deneylerinde de gözlemlenebilir. Ancak, Büyük Patlama'da var olan enerji maddeye dönüştürüldüğünde, simetri bir şekilde bozuldu ve madde antimaddeye üstün geldi. Her  milyar antimadde parçacığı için bir madde parçacığı daha yaratılır. Yani madde, başlangıçtan beri çok az olmasına rağmen, evrende hala var. 

 Evren  bildiğimiz anlamda sadece maddeden ibaret değildir. Aslında çok küçük bir kısmı, sadece %4'ü maddeden oluşur. Bundan çok daha fazlası karanlık maddedir, maddenin gizemli bir şeklidir ve bundan daha fazlası, karanlık enerjidir.

Bilim adamları, yıldızların ve gaz bulutlarının hareketlerini inceleyerek galaksilerin kütlelerini hesaplayabilirler. Sonuç, yıldızların, gaz ve toz bulutlarının ve diğer gözlemlenebilir nesnelerin birleşik kütlelerinden üretilen çok daha fazla miktarda maddedir. Öyle ki evrende yerçekimi kuvveti olarak kendini gösteren maddenin %24'ü gizemli bir maddeden oluşur. "Karanlık madde" olarak adlandırılan bu ışıma yapmayan, absorbe etmeyen madde yalnızca yerçekimi ile tespit edilebilir ve galaksileri çevreleyen "halo" olarak bilinen şeyde bulunur. 

 Madde ve karanlık madde, toplam evrenin  üçte birinden daha azını oluşturur. Evrenin geri kalanı, aynı zamanda gizemli bir enerji türü olan "karanlık enerjiden" oluşur. Karanlık enerji tüm evreni eşit olarak doldurur. 

 Hubble Uzay Teleskobu ile yapılan gözlemler, evrenin genişleme hızının sürekli arttığını göstermektedir. Bunu açıklamanın tek yolu, yerçekiminin zıt etkisi olan bu gizemli enerjinin varlığını kabul etmektir. Evreni doldurabilecek gizemli bir enerji kaynağı, boşluktaki kuantum dalgalanmalarıdır. Kuantum mekaniği,  parçacık çiftlerinin bir boşlukta kendiliğinden ortaya çıktığını ve hemen  yok olduğunu tahmin eder. Ancak bazı fizikçiler bu parçacıkların bir kısmının yok olmaktan kurtularak karanlık enerji oluşturduğuna inanıyor.