Big Bang Teorisi ร mer Dรถnmez 6/C 340
Büyük patlama teorisi, yaklaşık 13.8 milyar yıl önce evrenin tek ve belirsiz bir hacme sahip bir noktadan (tekillikten) hızla genişleyerek bugünkü halini aldığını söyler. İlk andan itibaren evren bu tekil yoğunluktan genişlemeye başlamış, hızla devam eden genişme sürecinde zamanla atom çekirdeklerinin (hidrojen, helyum ve çok az lityum) oluşabileceği kadar düşük yoğunluk ve sıcaklığa ulaşmış, yeterince genişledikten sonra ise bu hidrojen ve helyum gazlarının kütleçekimsel etkilerle kendi üzerlerine çökmeye başlaması sonucu ilk yıldızlar ve galaksiler oluşmuştur.
) Tekillik, sıfır hacme ve sonsuz yoğunluğa sahip; alışık olduğumuz fizik kurallarının geçerli olmadığı oluşumlara denilir. Örneğin kara delikler gerçekte kendi çaplarında küçük birer tekilliktir.
Büyük Patlama Teorisi; evrenin nasıl başladığına dair bir açıklama sunan teorilerden en bilindik olanıdır. En basit haliyle, bu teori evrenin küçük bir tekillik ile başladığını söyler ve sonrasında da bugün bilebildiğimiz kadarıyla 13.8 milyar yıldır da şiştiğini ileri sürer. Çünkü mevcut araç gereçlerle astronomlar evrenin doğum anını tam olarak bilemiyorlar ve Büyük Patlama hakkındaki kavrayışımız; matematiksel teori ve modelleri temel alıyor. Bunun yanı sıra, astronomlar kozmik mikrodalga arka planı olarak bilinen genişleme fenomeninin “ekosunu” duyabiliyorlar. “Büyük Patlama Teorisi” ifadesi, astrofizikçiler arasında on yıllardır oldukça popüler olmasına rağmen, ana akım medyada 2007 yılında aynı isimle Amerika’da yayınlanmaya başlayan ve içlerinde bir astrofizikçinin de bulunduğu birkaç araştırmacının akademik ve ev yaşamını konu alan komedi dizisi ile popüler olmaya başladı.
Mikrodalga arka plan ışımasının tüm evrene nasıl dağıldığını gösteren harita
İlk Saniye ve Işığın Doğumu NASA’ya göre; evrenin başlamasından hemen sonraki anda, çevre sıcaklığı yaklaşık 5.5 milyar santigrat derece idi. Kozmoz nötronlar, elektronlar ve protonlar gibi temel parçacıkların geniş bir dizisini içeriyordu. Evren soğudukça bu parçacıklar bozuldular ya da birleştiler. Bu ilkel çorbayı gözlemlemek neredeyse imkansızdır, çünkü ışık bunun içerisine taşınamıyordu. NASA bu durumu şöyle tanımlıyor: Serbest elektronlar; bulutlardaki yağmur damlacıklarından güneş ışığının saçılmasına benzer bir biçimde ışığın (fotonların) saçılmasına sebep olmuş olabilir. Fakat zaman geçtikçe bu serbest elektronlar bir çekirdekle bir araya geldiler ve nötr atomları oluşturdular.
Bu ilk ışık –bazen Büyük Patlama’nın “görüntüsü” olarak isimlendirilir– daha uygun bir isim olarak kozmik mikrodalga arka alan ışınımı (KMA) olarak bilinir. Ve ilk olarak 1948 yılında Ralph Alpher ve diğer bilim insanları tarafından ileri sürülmüş, fakat neredeyse 20 yıl sonra kazara bulunmuştur. NASA’ya göre; Bell Telephone Laboratories’den Arno Penzias ve Robert Wilson 1965 yılında bir radyo alıcısı yapmaya çalışıyorlardı ve beklenenden çok yüksek sıcaklıkları farkettiler. Başlangıçta, bu anomaninin güvercinler ve onların dışkılarından kaynaklandığını düşündüler ancak pisliğin temizlenmesi ve anten içerisine yuva yapan güvercinlerin öldürülmesine rağmen anomali durumu düzelmedi. Öte yandan, Princeton University’den Robert Dicke öncülüğündeki araştırma ekibi kozmik mikrodalga arkaplana dair deliller bulmaya çalışıyordu ve ekip; bunu Penzias ve Wilson’un farkında olmadan bulduğunu farketti. İki ekip de makalelerini 1965 yılında Astrophysical Journal ‘da yayımladı.
Evrenin Yaşını Belirleme Kozmik mikrodalga arka alan ışınımı birçok görevde gözlemlenmişti. Uzay temelli görevlerin en ünlü olanı ise 1990larda gökyüzünü haritalandıran NASA’nın Kozmik Arkaplan Gezgini (COBE) uydusuydu. BOOMERanG deneyi (Milimetrik Ekstragalaktik Işıma ve Jeofizik Balon Gözlemi), NASA’nın Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ve Avrupa Uzay İstasyonu’nun Planck uydusu gibi diğer birkaç görev de COBE’nin ayak izlerini takip etti. 2013 yılında açıklanan Planck gözlemleri; arkaplanı benzeri görülmemiş detaylarda haritalandırdı ve evrenin daha önce düşünülenden daha yaşlı olduğunu ortaya çıkardı: Evren 13.7 milyar değil 13.82 milyar yaşındaydı. Haritalar yeni gizemlere de sebebiyet verdi; örneğin, Güney Yarımküre Kuzey Yarımküre’den neden biraz daha fazla kırmızı (sıcak) görünüyor gibi. Büyük Patlama kuramı, kozmik mikrodalga arka alan ışınımının, nereye bakarsanız bakın çoğunlukla aynı olduğunu söylüyor. Kozmik arkaplana dair ölçümler aynı zamanda astronomlara evrenin bileşenlerine dair de deliller sunuyor.
Araştırmacılar evrenin büyük bir kısmının geleneksel araç-gereçlerle “hissedilemeyen” madde ve enerjiden oluştuğunu düşünüyorlar. Bu gizem de; söz konusu madde ve enerjiye karanlık madde ve karanlık enerji isimlerinin verilmesine sebep oldu. Evrenin yalnızca %5’lik bir kısmı gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi maddeden oluşmuştur.
Bu grafik Büyük Patlama ve şişme (inflasyon) modellerine dayanan evrenin bir zaman çizelgesini gösteriyor.
Yerçekimi Dalgaları Uyuşmazlığı Gökbilimciler evrenin başlangıcını “görebilirken”, aynı zamanda da onun hızlı genişlemesine dair de kanıt arıyorlardı. Teori; evrenin doğumunun hemen sonrasındaki ilk anda evrenimizin ışık hızından daha hızlı bir şekilde şiştiğini söylüyor. Bu arada, bu söylem Albert Einstein’ın hız limiti kuramını ihlal etmez, çünkü Einstein evren içerisindeki maksimum seyahat hızının ışık hızı olduğunu söylemiştir. Einstein’ın bu teorisi evrenin kendi genişlemesine uyarlanamaz.
2014 yılında, astronomlar “B-modlar”ına ilişkin kozmik mikrodalga arkaplanda delil buldular; evren büyüdükçe bir tür kutuplaşma oluşuyor ve yerçekimi dalgaları meydana çıkıyordu. Ekip, bu delili “Backround Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization- BICEP2” isimli Antartika teleskopunu kullanarak saptadılar. HarvardSmithsonian Center for Astrophysics’den araştırmacı John Kovac; gördükleri sinyalin gerçek olduğundan çok emin olduklarını ve gökyüzünde bulunduğunu söylüyor. Fakat Haziran 2014’te aynı ekip; bulgularının görüş alanlarına giren galaktik tozlar tarafından değiştirilmiş olabileceğini söyledi. İki ekipteki araştırmacılar beraber çalışarak 2015 Ocak ayında; Bicep sinyalinin çoğunlukla (hepsi değil), parlayan bir kitle (en. stardust) olduğunu doğruladı.
Daha Hızlı Şişme, Çoklu Evrenler ve Başlangıç Grafiği
Evren yalnızca genişlemiyor, aynı zamanda hızlı bir biçimde de şişiyor. Bu da şu anlama geliyor; zaman geçtikçe artık kimse Dünya’dan ya da galaksimiz içerisindeki herhangi bir yerden diğer galaksileri saptayamayacak. Harvard University’den astronom Avi Loeb şöyle diyor: “Bizden giderek uzaklaşan uzak galaksiler göreceğiz, fakat bu galaksilerin hızları zamanla artacak. Bu yüzden, eğer yeterince beklerseniz, uzak bir galaksinin hızı ışık hızına ulaşacaktır. Bu ne demek peki? Işık artık bu galaksi ile aramızdaki boşluğu kapatamayacak. Ve galaksi bize göre ışık hızından daha hızlı bir şekilde hareket ederse bu galaksideki muhtemel bir uzaylı ile iletişim kurabilmek mümkün olmayacak ve sinyal akışı gerçekleşmeyecek.”
Bazı fizikçiler ise; bulunduğumuz evrenin birçok evrenden birisi olduğunu ileri sürüyor. Çoklu evrenler modelinde, farklı evrenler birbiriyle yan yana var olabilirler, tıpkı yan yana duran baloncuklar gibi. Teoriye göre; şişmenin ortaya çıkardığı ilk büyük itmede, uzay-zamanın farklı parçaları farklı oranlarda büyür. Bu farklı evrenlerin potansiyel olarak farklı fizik yasaları bulunabilir. Massachusetts Institute of Technology (MIT) ‘den teorik fizikçi Alan Guth 2014 yılındaki bir basın toplantısında:
“Bir çoklu evrene yol açmayan şişmenin modellerini inşa etmek oldukça zordur. Ancak imkansız değildir. Bu yüzden, ben hala yapılması gereken araştırmalar olduğunu düşünüyorum. Fakat şişme modellerinin birçoğu bir çoklu evrene sebep oluyor ve şişmeye dair deliller bizi; çoklu evrenler fikrini ciddiye almamız gerektiği noktasına yönlendiriyor” dedi. Bilebildiğimiz evreni kavramaya çalışırken, Büyük Patlama’nın evrenin deneyimlediği ilk şişme süreci olmadığı da ihtimal dahilinde. Bazı bilim insanları ise, düzenli döngülerle şişme ve sönme yaşayan bir kozmozda yaşadığımıza ve bizlerin de şu an bu fazlardan birisinde olduğumuza inanıyor.
Büyük patlamanın kanıtları nelerdir?
Her önemli ve geçerli teoride olduğu gibi, büyük patlama teorisi de kendisini doğrulayacak kanıt öngörülerinde bulunur. Örneğin, teoriye göre evrenin çok uzak köşelerindeki galaksilere baktığımızda onların ışıkları bize çok geç ulaştığı için milyarlarca yıl önceki gençlik hallerini görmeliyiz. Ki zaten, ışık hızı sınırlı olduğu için gençlik hallerini görürüz. Yazının başında belirttiğimiz gibi, evrenin ilk oluşum aşamalarında hidrojen ve helyum haricindeki ağır elementler evrende az bulunuyordu. Büyük patlama teorisi der ki; “gözlemlediğimiz bu çok uzak galaksilerin ışık tayfını incelersek, ağır elementlerin yakınımızdaki galaksilere oranla daha az oranda olduğunu bulmamız gerekir”. Ve gerçekten de, bilim insanları uzak galaksi kümelerinden gelen ışığı analiz ettiklerinde ağır elementlerin çok az miktarda bulunduğunu gördüler. Bugün teleskoplarımızla çok uzak galaksi kümelerinin ışığını incelediğimizde, -bazı istisnalar haricinde- bu galaksilerdeki yıldızların ağır element bakımından oldukça fakir olduğunu gözlemliyoruz.
Teorinin adı “büyük patlama” olsa da, gerçekte patlayan bir şey yok, tekil bir noktadan başlayan ani bir genişleme var. Yani fotoğrafta gördüğünüz gibi bir durum söz konusu değil. Big-bang teorisine bu “patlama çağrıştıran” ismini, teorinin kurucuları değil, teoriyle alay eden bir bilim insanı vermiştir. Unutmayın; bir teorinin açıklayamadığı bazı şeylerin olması, o teorinin yanlış olduğu veya çürütüldüğü anlamına gelmez.
Kaynaklar 1- NASA, “The Big Bang”, http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/whatpowered-the-big-bang/ 2- NASA, “Tests of Big Bang: The CMB”, http://wmap.gsfc.nasa.gov/universe/bb_tests_cmb.html 3- “Dead Pigeons and the Universe’s Birth: 5 Weird Facts About Big Bang Theory”, http://www.space.com/24784-big-bang-theory-fiveweird-facts.html 4- “Astronomers Hedge on Big Bang Detection Claim” http://www.nytimes.com/2014/06/20/science/space/scient ists-debate-gravity-wave-detection-claim.html 5- “What Is the Big Bang Theory?”, http://www.space.com/25126big-bang-theory.html?cmpid 6-Zafer Emecan