Sıcak Büyük Patlama Sonrası

Bir şeyi daha küçük bir hacmin içine (örneğin havayı bisiklet pompasının içine) sıkıştırdığınızda madde ısınır. Dolayısıyla Büyük Patlama da sıcak bir olaydır. Bunu ilk fark eden kişi Ukrayna kökenli Amerikalı fizikçi George Gamow oldu. Gamow’a göre, Büyük Patlama’nın sonrasındaki ilk anlarda evren, nükleer bir patlamanın yarattığı kor halindeki ateş topuna benzeyen bir şeydi.

Ancak patlamanın ardından geçen saatler ve günler içinde, nükleer bir ateştopunun ısı ve ışığı atmosferin içine dağılıp yok olurken, Büyük Patlama’nın neden olduğu ateş topundan kaynaklanan ısı ve ışık için bu durum geçerli değildir. Evren, tanım olarak, var olan her şeyi içerdiğinden, patlamanın sonrasında oluşan ısı ve ışığın gidebileceği hiçbir yer yoktu. Bu yüzden, Büyük Patlama’nın kalıntıları evrenin içine sıkışıp kaldı. Bunun anlamı, Büyük Patlama’dan geriye kalan ısı ve ışığın, görünebilir bir ışık olarak değil (çünkü patlamanın ardından geçen zaman içinde evrenin genişlemesiyle birlikte büyük ölçüde soğumuştur), çok soğuk cisimlerin yaydığı görünmez bir ışık türü olan mikrodalgalar halinde var olması gerektiğidir.

Devamını oku “Sıcak Büyük Patlama Sonrası”

Büyük Patlama Evreni Nasıl oluşturdu?

Artık evrenin genişlediğini bildiğimizden dolayı, kaçınılmaz bir çıkarım da gözlerimizin önüne dek gelmiş oldu: O halde evrenin boyutları geçmişte daha küçüktü. Genişleme süreci, tıpkı geriye sarılan bir film gibi geçmişe doğru takip edildiğinde, astronomlar bundan 13,7 milyar yıl önce tüm evrenin düşünülebilen en küçük taneciğin içine sıkışmış olduğu sonucuna ulaştılar. Birbirlerinden uzaklaşan galaksilere bakarak, her ne kadar yaşlı olsa da, evrenin ezelden beri var olmadığı gerçeğini anladık. Zamanın bir başlangıcı vardı. Yalnızca 1 3,7 milyar yıl önce, tüm madde, enerji, uzay ve zaman, dev bir patlamayla, yani Büyük Patlama’yla oluşmuştu.

Kozmik genişlemenin şaşırtıcı ölçüde basit bir kanuna riayet ettiği anlaşıldı. Her bir galaksi, mesafesiyle doğru orantılı bir hızda Samanyolu’ndan uzaklaşıyordu. Yani Samanyolu’na iki kat daha uzak olan bir galaksi iki kat daha hızlı uzaklaşmaktaydı ya da 10 kat uzaktaki bir galaksi 10 kat hızlı. Hubble yasası olarak bilinen bu bağıntının, boyutları genişleyen ve hangi galaksiden bakarsanız bakın aynı görünen tüm evrenler için kaçınılmaz bir şekilde geçerli olduğu ortaya çıktı.

İçinde kuru üzüm taneleri olan bir kek düşünün. Eğer küçülerek bu üzüm tanelerinden herhangi birinin üzerine kurulabilecek olsaydınız, manzaranız diğer herhangi bir tanecikten görünecek manzarayla aynı olurdu. Dahası, kek bir fırına konarak kabartılsaydı, yalnızca diğer taneciklerin sizden uzaklaştığını görmekle kalmaz, aynı zamanda size olan mesafeleriyle doğru orantılı hızlarla uzaklaştıklarını da fark edebilirdiniz. Hangi üzüm taneciğinin üzerinde olduğunuzun da hiçbir önemi olmazdı; seyredeceğiniz manzara her zaman ve her noktadan aynı olurdu (buradaki tek şart, her zaman kenardan uzakta olmanız için, kekin büyük bir kek olmasıdır). Genişleyen bir evrendeki galaksiler de, kabarmakta olan bir kekin içine dağılmış üzüm tanelerine benzetilebilir.

Ancak tüm galaksilerin bizden uzaklaştığinı gördüğümüzden dolayı, evrenin merkezinde bulunduğumuza ve Büyük Patlama’nın da kozmik arka bahçemizde gerçekleştiğine dair bir varsayımda bulunamayız. Samanyolu değil de bir başka galakside olsaydık da, göreceğimiz manzara değişmezdi; diğer tüm galaksiler yine bizden uzaklaşıyor olurdu. Büyük Patlama burada, şurada ya da evrenin herhangi bir noktasında olmamıştır. Aynı ayda her yerde olmuştur. 16. yüzyıl filozofu Giordano Bruno’nun dediği gibi: “Evrende, merkez ya da çevre olarak adlandırılabilecek bir yer yoktur, çünkü her yer merkezdir.”

Aslına bakılacak olursa, Büyük Patlama terimi gerçekleşen olayı tanımlamada bir parça yanlış kaçıyor. Çünkü aşina olduğumuz hiçbir türden patlamayı andırır bir tarafı yok. Mesela bir dinamit infilak ettiğinde, patlama sabit bir noktadan çıkar ve etkisi, halihazırda var olan bir uzayda genişleyerek ilerler. Büyük Patlama ise tek bir noktada olmamıştır ve patlamadan önce var olan bir uzay yoktur! Her şey -uzay, zaman, enerji ve madde- Büyük Patlama’yla oluşmuş ve aynı anda her yönde genişlemeye başlamıştır.

Evren ne renktir?

Şapkadan beyaz bir tavşan çıktı. Ancak inanılmaz büyüklükte bir tavşan olduğundan, numaranın tamamlanması milyarlarca yıl sürdü.

Jostein Gaarder

Bunlar yüksek teknoloji ürünü gözlükler. Normalde insan gözünün göremediği her türden ışığı görmek için üretilmiş. Yalnızca çerçevesi üzerindeki bir düğmeyi döndürerek gözlüğünüzü “ayarlayabilirsiniz.” Yıldızlarla kaplanmış soğuk bir gecede, bu gözlükleri de yanınıza alarak kendinizi dışarı atıyorsunuz.

Gördüğünüz ilk şey, güneşten çok daha sıcak yıldızlardan kopup gelen ışıkların kapladığı, morötesi bir gökyüzü oluyor. Aşina olduğunuz bazı yıldızlar ortalıktan kaybolmuşken, daha önce hiç görmediğiniz yenileri, etraflarında bulutsu oluşumlarla görüntüye dahil olmuş. Ancak gökyüzünün en etkileyici tarafı, çıplak göz için de etkileyiciliğini koruyan özelliği.

Gökyüzü çoğunlukla siyah.
Eliniz gözlüğünüzün düğmesine gidiyor.
Artık kara delikler gibi egzotik cisimlerin üzerinde girdap oluştururken, yüzbinlerce dereceye ulaşacak kadar ısınan gaz tarafından yayılan yüksek enerjili ışığı, yani X-ışınlarını görebiliyorsunuz. Bir kez daha, gökyüzünün en çarpıcı tarafı, çoğunlukla siyah olması.

Düğmeyi ters yönde tekrar çevirdiğinizde, morötesi ve normal modu geçerek, gözlüğünüz kızılötesi moduna geçiyor. Artık, güneşten çok daha soğuk yıldızlardan yayılan ışığı görebiliyorsunuz. Şimdi baktığınız gökyüzü, sönmüş yıldızlardan geriye kalan korlarla süslenmiş durumda. Çok yakın zamanlarda doğdukları için, halen titrek bir ışık veren plasenta gazlarıyla sarılı durumda yıldızlara ve ölüm ıstırabı çeken şişmiş kırmızı devlere bakıyorsunuz. Ancak gökyüzü yeni bir yıldız nüfusu tarafından aydınlanmış olsa da, en çarpıcı özelliği aynı. Çoğunlukla siyah.

Düğmeyi döndürmeye devam ediyorsunuz. Artık, radarlarda, mobil telefonlarda ve fırınlarda kullanılan mikrodalgalara bakıyorsunuz. Ancak tuhaf bir şey oluyor. Yoksa gökyüzü mü daha bir parlaklaştı ? Hatta yalnızca bir parçası da değil, tümü!

Gözlüğü çıkarıp gözlerinizi ovuşturuyor ve ardından yeniden takıyorsunuz. Fakat değişen hiçbir şey yok. Şimdi gökyüzü, bir ucundan diğer ucuna, inci gibi bir beyazlıkla aydınlanıyor. Düğmeyi çevirmeye devam ediyorsunuz, ancak değişen tek şey, gökyüzünün daha da parlaması oluyor. Sanki uzayın tamamı kızışıyor. Kendinizi dev bir ampulün içinde hissediyorsunuz.

Yoksa gözlükler mi bozuk? Hayır hayır, mükemmel durumdalar. Gördüğünüz şey, kozmik ardalan ışımasından (cosmic background radiation) başka bir şey değil; yani evrenin 13,7 milyar yıl önce doğduğu ateştopundan geriye kalan gösteriye bakıyorsunuz. İnanılmaz bir şekilde halen uzayın her bir gözeneğine nüfuz edebiliyor. Fakat evrenin genişlemesiyle epey bir soğumuş durumda olduğundan, görünebilir ışık olarak değil, düşük enerjili mikrodalgalar olarak kendisini açığa vuruyor. İster inanın ister inanmayın, ardalan ışıması günümüzün evrenindeki tüm ışığın yüzde 99’unu oluşturmaktadır. Ve aynı zamanda, evrenin devasa bir patlamayla oluştuğuna yönelik tartışılmaz bir kanıttır.

Kozmik ardalan ışıması 1965 yılında keşfedildi. Ancak Büyük Patlama’ya yönelik fikrimiz daha öncesine dayanıyor. Aslında ilk adım Einstein tarafından atıldı.

Hubble Sabiti Sorunu

Bugün, büyük patlama taraftarları arasında evrenin tahmini yaşı konusunda şiddetli bir tartışma yürüyor. Aslında, bütün “standart model” bir kriz içinde. Bilimin en saygın insanlarının, herkesin gözü önünde centilmence olmayan bir dille birbirlerine saldırdığı gülünç bir manzarayla karşılaşıyoruz. Ve tüm bu tartışmalar Hubble sabiti denilen şey üzerinde dönüp duruyor. Bu, evrende nesnelerin hangi hızda hareket ettiğini ölçen bir formüldür. Evrenin yaşını ve boyutlarını keşfetmek isteyenler için büyük bir öneme sahiptir. Sorun şurada ki, kimse bu sabitin ne olduğunu bilmiyor!
Devamını oku “Hubble Sabiti Sorunu”

Nötrino

notrinoBüyük patlama taraftarları kayıp “soğuk karanlık madde”nin % 99’unu boş yere araştırırken, evrenin sonsuza kadar genişlemesini önlemek için teorinin gerektirdiği niceliklere benzer bir şey bulamadılar. 18 Aralık 1993’te New Scientist, Evren Sonsuza Kadar Genişleyecek başlıklı bir makale yayınladı. Burada “Cepheus takımyıldızındaki bir grup galaksinin birkaç ay önce düşünüldüğünden çok daha az görünmez madde ihtiva ettiği” ve Amerikalı gökbilimcilerin eskiden ileri sürdüğü iddiaların “hatalı analizlere dayandığı” itiraf edildi. Araştırmalara harcanan yüz milyonlarca doları bir tarafa bıraksak bile işin ucunda bilimsel şöhret yatıyordu. Acaba bu gerçeğin büyük patlamayı bu denli bağnazca savunmakla bir bağlantısı olabilir miydi? Her zamanki gibi, görmek istediklerini gördüler. Gerçekler teoriye uygun olmak zorundaydı! Teorinin hayatta kalması için varlığı zorunlu olan “soğuk karanlık madde”yi bulmaktaki açık başarısızlık, bilim çevrelerinin daha sorgulayıcı kesimlerinde rahatsızlığa neden oluyordu. Zamanımızın Bir Çılgınlığı mı? manidar başlığıyla 4 Haziran 1994’te yayınlanan New Scientist’in başyazısı, karanlık madde fikriyle Viktorya döneminin gözden düşmüş “eter” kavramını –ışık dalgalarının uzayda yol almasına aracı olduğuna inanılan, görünmez bir ortam– karşılaştırıyordu: Görünmezdi, her yerde, her an hazır ve nazırdı ve 19. yüzyılın sonlarında her fizikçi ona inanırdı. Fizikçilerin ışığın içinde yayıldığı ortam olduğunu düşündükleri eterdi bu, ama bu düşüncenin bir hayalet olduğu ortaya çıktı. Sesten farklı olarak, ışığın, içinde yayılacağı bir ortama ihtiyacı yoktur.
Devamını oku “Nötrino”

Karanlık madde

karanlik-maddeBüyük Patlama hipotezinin başı her derde girdiğinde, taraftarları onu terk etmek yerine, onu desteklemek için yeni ve daha da keyfi kabullerde bulunarak sadece kale direklerinin yerini değiştirirler. Örneğin, teori evrende belli miktarda maddeyi gerektirmektedir. Eğer evren, modelin öngördüğü gibi 15 milyar yıl önce yaratıldıysa, görünmez “karanlık madde”nin yardımı olmaksızın, gözlemlediğimiz maddenin Samanyolu gibi galaksiler halinde bir araya gelmesi için aslında yeterince zamanı olmayacaktı. Büyük patlama kozmologlarına göre, büyük patlamadan galaksilerin oluşması için evrende, kütleçekim yasası nedeniyle evrenin genişlemesine nihai bir son verecek yeterli miktarda madde olması gerekir. Her uzay metreküpünde yaklaşık olarak on atomluk bir yoğunluk anlamına gelir bu. Gerçekteyse, gözlemlenebilir evrende varolan madde miktarı aşağı yukarı on metreküpte bir atomdur, yani teori tarafından öngörülen miktardan yüz kat daha az.
Devamını oku “Karanlık madde”

“Şişme” Teorisi

Alan Guth
Alan Guth

Bu ve diğer sorunlardan kurtulmak için Amerikalı fizikçi Alan Guth “şişen evren” teorisini geliştirdi. Bu teoriye göre, sıcaklık o denli hızla düşmüştü ki, farklı alanların ayrışması için ya da farklı taneciklerin oluşması için hiç zaman kalmamıştı. Farklılaşma ancak daha sonraları, evren daha da genişlediğinde meydana geldi. Büyük patlamanın en son versiyonu budur. Bu versiyon, büyük patlama anında evrenin, her 10–35 saniyede büyüklüğünü ikiye katladığı üstel bir genişlemeden (bu nedenle “şişme” adı verilir) geçtiğini iddia eder. “Standart model”in daha eski versiyonları tüm evreni bir greyfurt boyutuna sıkıştırılmış olarak tahayyül ederken, Guth daha iyisini yaptı. O, evrenin bir greyfurt gibi başlamadığını, bir hidrojen atomu çekirdeğinden milyarlarca kez daha küçük olabileceğini hesapladı. Bu takdirde, ilk hacminin 1090 katı bir büyüklüğe (bu da 1’den sonra 90 tane sıfır demektir) erişene kadar inanılmaz bir hızla –saniyede 300.000 kilometre olan ışık hızından defalarca kat fazla– genişleyebilirdi!
Devamını oku ““Şişme” Teorisi”