Evren

Karanlık bir gecede uçsuz bucaksız gökyüzüne bakıp da hayran kalmamak elde değil. Çıplak gözle görebildiğimiz yıldızlar ne kadar büyük bir yapıyla karşı karşıya olduğumuz konusunda fikir verse de, gerçekte görebildiğimiz yıldızlar, sadece içinde yaşadığımız galaksinin bile milyarda birlik kısmını temsil etmiyor.^[1] Bilinen tüm madde ve enerji formlarını kapsayan bir kavram olan evren, içinde bulunduğumuz Samanyolu Galaksisi gibi, 350 milyardan fazla büyük galaksiyi barındırmaktadır. Evrenin çapı, yaklaşık olarak 93 milyar ışık yılıdır.^[2]  “Büyük Patlama” ile hayatına küçük bir noktadan başlayan ve hızlanarak genişlemeye devam eden evrenin yaşı ise; en güncel hesaplamalara göre 13.799 milyar yıldır.^[2]

Bugün gelişmiş teleskoplar yardımı ile evrenimizin sınırlarını gözlemleyebiliyor, zamanda geçmişe bakarak bebeklik dönemini inceleyebiliyoruz. Bu sayede evrenin çapı, yaşı ve oluşum süreci hakkında ayrıntılı bilgilere sahibiz. Tüm bu bildiklerimizin yanında, henüz cevap bulamadığımız gizemler de mevcut. Örneğin, evrende var olan tüm enerjinin yalnızca %4’lük kısmının tanımlanabilen maddelerden (gezegenler, yıldızlar, karadelikler, çeşitli gazlar ve diğer bilinen gök cisimleri) oluştuğunu biliyoruz, enerjinin yaklaşık %26’lik kısmı ise, “karanlık madde” adını verdiğimiz gözlemlenemeyen ve henüz tanımlanamamış maddelerden oluşuyor. Daha ilginç olanı ise; tüm bu tanımlı ve karanlık maddelerin dışında kalan ve evreni oluşturan tüm enerjinin %70 lik kısmına tekabul eden enerji formunun kaynağının henüz keşfedilememiş olmasıdır.^[2] Yapısını ve kaynağını tam olarak anlayamadığımız fakat evrenin hızlaranak genişlmesinden sorumlu olduğunu bildiğimiz bu enreji formuna, “karanlık enerji” adını veriyoruz.^[3]

Evrenin tüm bu ihtişamı ve çözülmeyi bekleyen gizemleri, kozmolojiyi bilim dünyasının en popüler dallarından biri haline getirmiştir. Dünyanın en parlak beyinleri arasında yer alan bir çok bilim insanı, kozmoloji alanında çalışmalar yapmıştır. Yazımınızın devamında bu çalışmalar sayesinde elde edilen bilgileri ayrıntılı olarak ele alacağız.

Evrenin Başlangıcı, Big Bang Teorisi

Evrenin nasıl başladığı sorusu, Big Bang (Büyük Patlama) adını verdiğimiz teori tarafından cevaplandırılmaktadır. Bu teori, evrenin çok küçük ve yoğun bir noktanın patlaması sonucunda oluştuğunu söyler.^[4] Yani zamanımızdan yaklaşık 13.8 milyar yıl önce, evreni oluşturan tüm enerji tek noktada yoğunlaşmışken, bir patlama gerçekleşti ve saniyenin milyonda birinden küçük bir zaman diliminde maddeye dönüşen enerji bugünkü uzay-zamanı oluşturdu. Patlamanın etkisiyle genişlemeye başlayan evren, bugün hala artan bir hızla genişlemeye devam etmektedir.

Big Bang teorisi ilk olarak 1922 yılında Alexander Friedmann tarafından ortaya atıldı. O güne kadar evrenin durağan olduğu fikrini kabul eden bilim dünyasının bu yeni teoriyi kabullenmesi pekte kolay olmadı. Fakat “Big Bang” ile ilgili kanıtları görmezden gelmek çok zor olacaktı. Ünlü astronom Edwin Hubble 1929 yılında yaptığı gözlemler sonucunda evrenin devamlı genişlemekte olduğunu göstererek, big bang teorisi için ciddi bir kanıt sundu. Hubble’ın bu keşfi teorinin bilim dünyasının büyük bölümü tarafından kabul görmesinin önünü açtı. Fakat tartışmalar 1989 yılına kadar devam etti. Teorik hesaplamalara göre, büyük patlamadan arda kalması gereken radyasyonu araştırmak üzere NASA tarafından 1989 yılında fırlatılan CUBE uydusu bu radyasyonun izini tespit ederek “Big Bang” teorisini neredeyse kesin olarak kanıtladı. Teorinin 1922 de ilk ortaya atılmasından bugüne kadar geçen sürede elde edilen bir çok yeni kanıt “Big Bang” teorisinin güçlenerek ilerlemesini sağlamıştır. Big Bang Teorisi, bugün bilim dünyasının en çok kabul gören teorilerinden biridir.

Evrenin İlk Anları ve Büyümesi

Büyük patlama anında ortaya çıkan muazzam ısı genişleme sayesinde hızla azalmaya başladı. Önce enerjinin yoğunlaşarak atom altı parçacıkları oluşturabileceği seviyeye düşen ısı, ardından da bu parçacıkların birleşerek proton ve nötronları oluşturabileceği seviye kadar indi. Bu ilk anlarda yaşananları anlayabilmek için süreci çok küçük zaman dilimlerine bölmemiz gerekir. Bu süreci anlamak için kullandığımız zaman dilimi saniyenin milyonda birinden bile küçük olan Planck Zamanı dır. Günümüzde CERN labaratuarlarında yapılan deneyler, bu ilk anlarda neler yaşandığını anlamamıza yardımcı olmaktadır. 2012 yılında enerjinin maddeye dönüşüm sürecinin, Higgs bozunu adı verilen bir parçacık sayesinde gerçekleşitği kanıtlandı. Bu keşif aslında enerji paketleri halinde bulunan atom altı parçaçıkların Higgs Alanı‘ndan geçerken, higgs bozonları ile etkileşime girdiğini ve böylece kütle kazanarak maddeye dönüştüğünü anlamamızı sağladı.^[5]

Patlamadan sonraki ilk 1 dakika içinde iyice düşen ısı sonucunda en basit atom olan Hidrojen atomu oluştu. Patlamadan yaklaşık 3 dakika sonra, milyar derece cinsinden ifade edilebilecek değere düşen sıcaklık sayesinde helyum ve çok az miktarda lityum elementi oluştu. Sonraki 380 bin yıl boyunca evren çoğunlukla başıboş dolaşan elenktonlardan oluşan karanlık bir plazma corbası halindeydi. Even yaklaşık 380 bin yaşında iken yeterince yavaşlayan elektronlar, fotonların evrende hareket edebilmesine olanak sağladı. Yaklaşık 200 milyon yıl sonra ise ilk yıldızlar oluştu. İlk galaksinin oluşması için 1 milyar yıl daha geçmesi gerekti.^[6]

Büyük Patlama ile başlayan genişleme hızı kırıtik bir değerdedir. Genişleme hızı, yüz bin milyarda bir oranında daha yavaş olsaydı muazzam kütle çekim etkisi ile evren kendi üzerine çökerek tekrar tekillik halini alacaktı.^[7] Tersi bir şekilde, evrenin genişleme hızı daha fazla olsaydı atom altı parçacıklar atomu ve dolayısıyla evrende var olan gök cisimlerini oluşturamayacak şekilde dağılacaktı. Paralel evrenler ve baloncuk evrenler hipotezleri sonsuz sayıda evrenin sürekli oluşup yok olduğunu ileri süremektedir. Gittikçe güçlenen bu hipotezler, aslında sayısız evren içinde bu kırıtik dengeyi sağlayan görece az sayıdaki evrenden birinde yaşadığımızı ileri sürmektedir.

Evrenin Yapısı

Evrenin bazı bölümlerinde çok büyük boşluklar varken, bazı bölümleri yoğun bir şekilde gök cisimleri ille doludur. İlk bakışta dağınık gibi görünen bu yerleşim şekli geniş ölçüler ele alındığında homojene yakın bir evren görüntüsü oluşturmaktadır. Büyük Patlama sonucunda oluşan ve “kozmik fon ışınımı” adı verilen radyasyon neredeyse homojen olarak bütün evrene yayılmış durumdadır.

Gök cisimlerinin yoğunluk gösterdiği bölgelere galaksi (gökada) adı verilmektedir. Galaksilerin hemen hemen hepsinin merkezinde galaksiyi dengede tutan büyük bir karadelik olduğu tahmin edilmektedir. Fakat yapılan inceleme ve hesaplamalar var olan karadelik ve diğer gök cisimlerinden kaynaklanan kütle çekim etkilerinin bu galaksileri bir arada tutmaya yetmeyeceği fark edilmiştir. Bu noktada teorik olarak var olan fakat tanımlanamayan ve gözlenemeyen başka bir maddenin varlığı farkedilmiştir. Tamamen görünmez olan bu maddeye “karanlık madde” adı verilmektedir. Karanlık madde evrende var olan maddenin yaklaşık olarak %85’lik kısmını oluşturmaktadır. Karanlık maddenin dışında kalan ve tanımlana bilen gök cisimleri genel olarak gezegenler, meteorlar ve yıldızlardır. Ömrünü tamamlayan yıldızların ölümü ile oluşan beyaz cüceler,  nötron yıldızları ve karadelikler evrenin en yoğun cisimleridir. Ömrünü tamamlayan yıldızlar, “süper nova” adı verilen patlamalar sayesinde, çekirdeklerinde üretilen ağır elementleri uzaya saçarlar.

Evren Nasıl Sona Erecek

Evrenimizin sonunun nasıl olacağı sorusu, evrenin kapalı mı yoksa açık mı olduğu sorusunun cevabına bağlıdır. Peki “kapalılık” ve “açıklık” ne anlama geliyor? Kapalılık, evrenin genişleme hızının kütle çekim enerjisini yenecek kadar büyük olmadığı anlamına gelir. Evrenin açık olması ise, genişleme hızının kütle çekim kuvvetini yenecek kadar büyük olduğu, yani evrenin büyük patlama anındaki hızının, kurtulma hızının üzerinde olduğu anlamına gelmektedir. Eğer evren kapalı ise genişlemesi bir gün duracak ve Big Bang’in tersi bir şekilde, kütle çekiminin etkisi altında kalan evren zamanla küçülecek, ısınacak ve sonuçta tekrar Big Bang anındaki gibi tekillik halini alacaktır. Eğer evren açık ise üzerine çöküş gerçekleşmeyecek ve genişleme sonsuza kadar sürecektir.^[8] Bu ikinci yok oluş senaryosuna göre 10¹⁴ yıl sonra evrendeki tüm yıldızların yakıtı tükenecek ve bu enerji kaynaklarının tükenişi ile soğuyan evrendeki madde, yaklaşık 10¹⁵⁰⁰ yıl sonra tümüyle demire dönüşecektir.^[9]

Gittikçe yavaşlaması beklenirken, hızlanarak büyümeye devam ettiğinin keşfedilmesi, evrenin sonu hakkında da bize bir cevap sunmuş oldu. Görünen o ki, evren sonsuza kadar genişleyecek ve tüm enerji kaynaklarını tüketerek son bulacak.

Evrenin Özellikleri:

Kaynaklar:

1– Stephen Hawking, Zamanın Daha Kısa Tarihi, (Doğan Kitap, İstanbul, 2006), s.46.

2- https://en.wikipedia.org/wiki/Planck_(spacecraft)

3- https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy

4– https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-powered-the-big-bang

5– https://en.wikipedia.org/wiki/Higgs_boson

6– “First Second of the Big Bang”, How The Universe Works Sezon 3, Discovery Science: 2014

7– Stephen Hawking, Zamanın Kısa Tarihi,  (Doğan Kitap, İstanbul, 2000), s.133.

8– Stephen Hawking, Zamanın Daha Kısa Tarihi, (Doğan Kitap, İstanbul, 2006), s.55.

9- Alan Lightman, Yıldızların Zamanı, (TÜBİTAK,Ankara,1996), s.141.

10– Steven Weinberg, İlk Üç Dakika, (TÜBİTAK, Ankara, 1995)

Yayın Tarihi: 01-08-2002
www.bilimveteknoloji.com