Evren ne kadar büyük?
Evren ne kadar büyük | Evrenin çok büyük olduğu genel olarak bilinmekle birlikte, en son bilimsel çalışmalar, gerçek boyutunun tüm kavrayışlara meydan okuduğunu ortaya koymaktadır.
Bu yazının sonunda, evrenin neden bu kadar büyük olduğunu anlayacaksınız ayrıca uzaylıların varlığını garanti ediyoruz tabii siz onlara uzaylı diyorsunuz belki de biz onlara melekler veya öbür Dünya’dan varlıklar diyoruz! Ayna gezegenleri göreceksiniz ve belki de onlar cennet ve cehennem! Ve hatta uzak geçmişte ve uzak gelecekte yaşayan kopyalarınızı bulabilirsiniz!
Evren ne kadar büyük? Tarihsel Bakış!
Uzun zaman önce, insanların gerçeklik ile ilgili sınırlı bir anlayışı vardı. 500 yıl önce çoğu kişi Dünya’nın uzayda tek olduğuna inanıyordu. Ama yeni keşiflerle gerçeklik resmimiz daha da büyüdü!
Zamanla Dünya gibi bir çok başka gezegenlerin de olduğunu anladık. Daha sonra, yıldızların uzak güneşler olduğunu öğrendik. Sadece son yüz yıl içinde gerçeklik anlayışımız birçok galaksiyi, birçok Hubble hücresini, birçok Büyük Patlama’yı ve en son birçok evren fikrini içerecek şekilde büyüdü.
Evren ne kadar büyük? Antik çağlarda Dünya tekti!
Yunanlılar gök küresinden, gökyüzündeki bir yapının eski ahitinden söz ederler. Dünya’yı çevreleyen ve yıldızların yapıştırıldığı katı bir küre ya da kubbe gibi bir yapıdır bu.
Newton’dan önce, yerçekiminin evrensel olarak hareket ettiğini kimse anlayamamıştı. Daha ziyade, yerçekimi evrenin merkezinde yani Dünya’nın merkezindeydi ve her şeyi çeken bir güç olarak görülüyordu.
Buna göre, diğer dünyaların olması imkansızdı çünkü onları bir arada tutmak için hiçbir çekim gücü olmayacaktı.
Diğer beş gezegen eskiler tarafından bilinmesine rağmen, dünya gibi birer gezegen oldukları kabul edilmedi. Onlar, sabit yıldızların arka planında hareket eden göksel varlıklar (veya Tanrılar) olarak görülüyordu. Gezegen kelimesi de bu fenomenden yunanca türetilmiştir ‘planetos’ yani gezgin.
“Dünyamız evrendeki bir çok gezegenden biridir!” (1543)
Beş yüz yıl önce, Kopernik Dünya’nın ve gezegenlerin Güneş’in etrafında hareket ettiğini varsayan bir gezegen seli modeli geliştirdi. Dünya artık yalnız bir dünya değildi. O zamanlar bilinen beş gezegen arasındaydı: Merkür, Venüs, Mars, Jüpiter ve Satürn.
Ama insanlar dünya gibi altı gezegen olduğu gerçekliğini kaldıramadılar. Kilise, bu fikri sapkınlık olarak sınıflandırdı ve 1616’da Galileo’yu işkence ve idam tehdidi altında geri çekilmek zorunda bıraktı.
Kilisenin bu tehdidi hafife alınmamak ve otoritelerini koruyabilmek içindi. Kilise 1600’de Giordano Bruno’yu kısmen yıldızların uzak güneşler olduğuna ve diğer gezegenlerin kendilerine ait yaşam barındırabileceklerine olan inancından dolayı yakmıştı.
Güneşimiz bir çok yıldızdan biridir! (1838)
Kopernik’in modeli altında yıldızlar gök küreyi süsleyen nesneler olarak kaldılar. Tek fark, bu kürenin artık Dünya’dan çok Güneş Sistemi’ni kapsadığıydı.
Pırıltılı, pırıltılı, küçük yıldız, nasıl merak ediyorum ne olduğunu!
“Pırıltılı, pırıltılı, küçük yıldız” 1806’da yayımlandığında, yıldızların ne olduğunu merak eden sadece çocuklar değildi. Bilim için gerçekten en büyük gizemlerden biriydi.
Friedrich Bessel yıldızların uzak güneşler olduğuna dair ilk kanıtı ya da daha doğrusu: güneşimizin yakındaki bir yıldız olduğunun kanıtını 1838 yılına kadar bulada bulmadı. Daha sonra bunu kanıtlamak için basit bir yöntem kullandı: Paralaks.
İşaret parmağınızı tutun ve bir gözünü kapalı olarak ona bakın. Sonra onu kapatım diğer gözünüzle işaret parmağınıza bakın. Bir gözden diğer göze geçtiğinizde, parmağınızı görünen pozisyonundan kayıyor gibi göreceksiniz. Buna paralaks denir ve parmağın kayma mesafesi parmağınızın gözlerinden ne kadar uzakta olduğunu gösterir.
Bessel, gözleri arasındaki mesafeyi kullanmak yerine, Dünya’nın yörüngesindeki mesafeyi kullandı.
Müthiş hesap;
Yarım yıl arayla aynı yıldızın görünen pozisyonuna baktı. Bu süre içinde Dünya, altı ay önce olduğu yerden 2 AU (yaklaşık 185 milyon mil) kat eder. Bu, Bessel’in en yakın birkaç yıldız için Paralaks efektini algılaması için yeterli mesafeyi sağladı. Pozisyon değişiminden sonra yıldızların ne kadar uzakta olduğunu belirledi.
Bessel’in bu yöntemden elde olduğu mesafeler çok büyüktü. En yakın yıldızlar bile trilyonlarca mil uzaktaydı. Ayrıca, her yıldız farklı bir mesafede olduğu görüldü. Bu, gök kubbe fikrini parçalamıştı.
Bessel güneşimizin bu mesafelerde ne kadar parlak görüneceğini hesapladı ve onu yıldızların parlaklığına uyumlu buldu. Bu da, çok sayıda yıldız sisteminin gerçekliği tezinin altını dolduran ilk kanıtıydı.
Bruno’nun yüzyıllar önce hipotez ettiği gibi belki de her yıldızın kendi gezegenleri vardı. Böylece gerçeklik anlayışımız daha da büyüdü.
Galaksimiz Evrendeki Bir Sürü Adadan sadece biri! (1920)
20. yüzyılın başında teleskoplar bugünküne göre yakın görüşlü sayılırlardı.
En iyi teleskoplar yıldızları sadece en yakın 10.000 ışık yılı içinde görebiliyordu (Samanyolu Galaksisi’nin yaklaşık %10’u). Vizyonumuz galaksimizin yerel sularında sınırlı kaldı.
Başka galaksiler de olduğunu bilmiyorduk. Bilim adamları Samanyolu’nun tüm evreni oluşturduğunu düşünüyorlardı.
Bessel’in keşfinden bu yana neredeyse bir yüzyıl geçti. Gerçeklik resmimiz başka bir ayarlama zamanının içine girdi.
Bu zamanlarda, spiral kollu Nebula bulutsusunu gerçekte ne olduğuyla ilgili bir tartışma vardı.
Çoğu astronom sarmal Nebula’nın gaz bulutları olduğunu kabul etti. Zaten latincede ‘nebula’ bulutsu anlamına geliyordu.
Bazıları bir spiral saçak fikir dahil oldular. Bu gaz bulutlarının tümünün ‘Ada Galaksilerden oluştuğuna inanıyorlardı. Kendi Samanyolumuz gibi yıldızların geniş bir derlemesi…
Hubble’nın buluşu;
1920’de Edwin Hubble, Doppler etkisini bu ‘gaz bulutlarından’ gelen ışık üzerinde ölçtü. Onları bizden o kadar büyük hızlarda uzaklaşırken buldu ki galaksimize yer çekimsel olarak bile bağlı değillerdi. Başka bir deyişle; galaksimizi terk etmeseler bile yakında terk edeceklerdi.
Hubble ayrıca galaksilerin uzaklıklarıyla orantılı bir hızla birbirlerinden uzaklaştıklarına da şahit oldu. Bu uzaklaşma öne sürülen uzayın kendisini genişliyor olduğuydu. Zamanı geri sarma imkanımız olsaydı, her şey birbirine daha yakın olurdu.
Bu buluş kozmolojide bir sonraki tartışmaya zemin hazırlamıştı.
Modern bakış; Görülebilir Evren Bütünün Sadece Küçük Bir Parçası! (1927)
Eğer uzay genişliyorsa ve her şeyi birbirinden ayırıyorsa o zaman daha önce her şey birbirine daha yakın olurdu. Saati yeterince geriye alabilseydik her şey inanılmaz bir yoğunlukta birleşerek yoğunlaşacaktı.
1922’de Alexander Friedmann, Einstein’ın Genel Relativite denklemlerinin genişleyen bir evreni nasıl açıklayabileceğini gösterdi. 1927’de Georges Lemaître bu fikri Hubble’ın genişleyen uzayı keşfetmesiyle ilişkilendirdi. Lemaître buna İlkel Atom Hipotezi adını vermiştir. Bugün biz bunu Büyük Patlama Teorisi olarak biliyoruz.
Çoğu bilim adamı birden bire yaratılış olayı fikrini mantıklı bulmadı ve Steady-State teorisini tercih etti.
Bu görüşe göre, evren sonsuz eski ve her zaman genişlemekte. Ama yeni bir alan yaratılabilir mi, neden önemli olmasın? Steady-State teorisi, yeni genişlemiş alanın ardından, yeni maddelerin sürekli olarak yaratıldığını ve genişlemenin yarattığı boşluğu doldurmak için sürekli olarak yeni galaksiler oluşturduğunu varsayar.
Evren ne kadar büyük? Antik Radyasyon!
Bu Big Bang savunucuları ve Steady-State teorisyenleri arasında bir savaşa yol açtı.
Her iki taraf da meseleyi kesin olarak çözecek kanıta da kanaat sahip değildi. Tartışma on yıllarca devam etti. Ama 1964’te kanıt nihayet ortaya çıktı ve Büyük Patlama kazandı.
Bell Labs’dan iki radyo gökbilimci, Arno Penzias ve Robert Wilson mikrodalga frekansında uzaydan gelen kalıcı bir parazit buldular.
Princeton’dan gelen fizikçilerin yardımıyla, sinyalin Büyük Patlama’dan kalan termal enerjinin tüm öngörülen özelliklerine sahip olduğunu belirlediler. Çift, keşiflerinden ötürü Nobel Ödülü kazandı.
Ayarlanmamış bir televizyon seti de bu sinyali algılayabilir. Ekranda beliren statik enerjinin yaklaşık % 1’i bu radyasyon kaynaklanmaktadır. Gözlemlenebilir evrenin en uzak köşelerinden milyarlarca yıl boyunca seyahat eden enerjiyi görüyorsunuz. Bu parçacıkların sadece nadir birkaçı, anteninizdeki alıcılara çarpacak kadar şanslıdır.
Galaksilerin birbirinden ayrılma hızını göz önüne alırsak, Büyük Patlama’nın 13.8 milyar yıl önce gerçekleştiğini tahmin edebiliriz. Biz genellikle kendimizi ikinci bin yılda yaşayan olarak görüyoruz, aslında 13,800,000’deyiz! Evren ne kadar büyük ve eşsiz değil mi?
Büyük Patlama Nerede Oldu?
Eğer evren sonlu bir zaman önce başladıysa, bu sınırlı bir boyutu olduğunu mu gösteriyor? Tam olarak değil!
Evrenin sınırlı bir yaşının olmasının sonlu bir boyutu ima ettiği fikri, Büyük Patlama’nın belirli bir noktadan kaynaklandığı yönündeki yaygın bir yanlış düşünceden kaynaklanmaktadır. Aslında, uzayda her yerde oldu, hepsi aynı anda.
Eğer evrende herhangi bir yer seçtiyseniz, Samanyolu’nun Merkezi, uzak bir galaksi, hatta kendi yatak odanız, çevredeki tüm maddelerin patlama zamanını aynı bulacaksınız. Aynısı seçtiğiniz herhangi bir nokta için de geçerlidir.
Zamanı geri sardığımızda, evren çok daha sıcak ve yoğundu ama daha da önemlisi her yerde eşit sıcaklık ve yoğunluktaydı. Büyük Patlama sadece uzak bir yerde olmadı, tam burada oldu. Şu anda işgal ettiğiniz bir çok alanda. 13.8 milyar yıl önce bu alanı bir plazma doldurdu. Ve o kadar sıcaktı ki nükleer füzyon gerçekleşti.
Şu anda içinde olduğumuz boşluk, bir zamanlar hidrojen bombası kadar kavurucuydu.
Çok şükür ki, uzay genişledi ve o zamanlara göre daha soğuk. Şu anda mutlak sıfırın sadece 2.7°C üzerinde bir ortalamadır. Uzayın sıfır derece olmamasının nedeni Büyük Patlama’dan arda kalan sıcaklıktır.
Patlamanın Boyutu,
Evrenin sonlu yaşı göz önüne alındığında, sadece ışığın 13.8 milyar yılda seyahat edebildiği kadarını görebiliriz.
Bu, gözlemlenebilir evrenin tamamını oluşturur. Ama gözlemlenebilir evren bütün değildir; gözlemlenebilir kısım, her zamankinden daha uzak yerlerden gelen yeni ışınlar alındıkça sürekli olarak büyür.
Büyük Patlama teorisine göre evren ne kadar büyük? Nasıl ölçebiliriz ki?
Çok şükür ki, Einstein’ın Genel Görelilik evrenin boyutunu ölçmek için bir yol sağlar. Daha da iyisi, evrenin uzak köşelerine seyahat etmek zorunda kalmadan çalışır.
Bir seviye kullanarak Dünya’nın boyutunu ölçmeye benzer.
Genel Görelik Kuramı diyor ki, eğer evren sonlu ise uzay pozitif olarak kavisli olacaktır. Bu bir gezegenin yüzeyinin kavisli olmasına benzer. Küçük gezegenlerde daha fazla eğrilik vardır, büyük gezegenler daha az var.
Prensip olarak, evinizden çıkmadan Dünya’nın boyutunu ölçebilirsiniz.
Dünya’yı ölçmek!
Tek yapmanız gereken bir kapta su yüzeyinin eğriliğini ölçmektir. Çok küçük değil mi? 2 metrelik küvetin yüzeyinde, yüzey 0,3 mikron kıvrılıyor. Bir milden fazla olsaydı sadece 8 inç olacaktı.
Kozmologlar uzayın eğimini ölçtüler. Evren bizim ölçüm yeteneğimizle (0.4%) sınırları içinde düz görünür. Bu göz önüne alındığında, tüm evrenin görebildiğimizden en az 250 kat daha fazla esnemesi gerektiğini biliyoruz. Ancak ne kadar ileri gidebileceğine dair bir üst sınır yok.
Genişlik, yükseklik ve derinlik 250 kat artarsa, hacim 250’nin 3. kuvvetinde artar = 15,625,000. Bu demek oluyor ki tüm evren, evrenin görebildiğimiz kısmından en az 15 milyon kat daha büyük.
Gözlemlenebilir evrenimizde, teleskoplarımız her biri yüz milyarlarca yıldıza sahip yüz milyarlarca galaksiyi görebilir. Eğrilik ölçümlerine dayanarak, görebildiğimiz şey çok daha büyük, potansiyel olarak sonsuz bir evrenin küçük bir zerresi olabilir.
Tespit edilen eğriliğin azalması ile, uzayın her yöne en az 11 trilyon ışık yılı kadar uzandığını gösterir. Büyük patlamanın her yerde aynı anda gerçekleştiğini düşünürsek uzayın ne kadar devam ettiğini söyleyemeyiz. Şu anda bilinen her şeye göre, sonsuza kadar sürebilir.
Yine de Büyük Patlama Teorisi’ndeki boşlukları dolduran yeni bir teori, gerçekliğin daha da geniş olduğunu gösteriyor.
Evren ne kadar büyük? Büyük patlama bir çoğundan sadece biri! (1980)
Büyük Patlama birçok doğrulanmış tahminleri nedeniyle başarılı bir teoridir. Yıldızlar arası uzaydaki kimyasal elementlerin görünüşünü ve oranlarını açıklıyor ve dahası teleskoplarımızla büyük patlamayı görebiliyoruz.
Işığın sonlu hızı göz önüne alındığında, bir teleskop uzayı ne kadar uzak görürse, zamanda o kadar geriye bakar. Ay’ı bir saniye önce olduğu gibi görüyoruz, 8 dakika önceki güneşi, en yakın yıldızları yıllar önceki gibi ve milyonlarca yıl önceki gibi yakın galaksileri.
Radyo teleskoplarımız sadece 400.000 yaşındayken evreni görecek kadar uzağa bakabilir. Zaman uzayının bu noktasından kısa bir süre sonra evren şeffaf hale gelen turuncu bir oluşum ile doludur.
Zaman içindeki bu dönem rekombinasyon dönemi olarak bilinir. Ama büyük patlamadan 400.000 yıl sonra tüm gökyüzü turuncu görünür, bir yıldızın yüzeyi kadar parlak. Gökyüzünü doldurursa, bizi çabucak kızartırdı.
Çok şükür ki, uzayı genişleten Doppler etkisi, çok daha az enerjik mikrodalga aralığına inerek bu turuncu ışığı azalttı. Enerjinin % 99.9’dan fazlasını kaybetti. Evrenin sıcaklığı, 3000 Kelvin’den kemik dondurucu 2.7 Kelvin sıcaklığa kadar düştü.
Kozmik Enflasyon!
Başarılarına rağmen, orijinal Büyük Patlama teorisi tarafından ele alınmayan bir sürü soru işareti vardır:
- Homojenlik Sorunu: Neden arka plan radyasyonu bu kadar düzgün yayılmış bir sıcaklıkta?
- Düzlük Sorunu: Neden uzayda bu kadar az eğrilik var?
- Monopole Problemi: Manyetik monopoller nerede?
Bunlar elbette nereden gelip nereye gittiğimizi açıklayabilmek için fizik ve matematiğin çabaları…
Şöyle bir söz vardır; ‘Teorik fiziğin söylediklerinin yarısı yalan yarısı da palavradır!’ diye… İşte böyle olunca cevapsız sorular hiç bitmiyor ve dönüp dolaşıp onların sahibiyle baş başa kalıyoruz. O nur üstüne nur olan, O başlangıcı ve sonu olmayan, O her şeyi içinde eriten hafifletici, rahmeti herşeyi kuşatmış olan cevapçı. O yarattıkları şaşkınlık verici olan, O bakanlara mutluluk veren NUR!…
1980’de Alan Guth, Alexei Starobinsky ve Andrei Linde Kozmik Enflasyon olarak bilinen bir teori üzerinde çalıştılar. Tüm bu sorunları ele alan Büyük Patlama teorisinin bir uzantısıdır. Dahası, evrenin neden patlamayla başladığını ve evrenin neden hala bu güne kadar genişlediğini açıklar.
Açıklamaya çalıştılar;
Teori, parçacık fiziği tarafından da desteklenen mütevazı bir varsayım yapar: uzay vakum enerji içerir. Eğer vakum enerjisi sıfır değilse, Genel Görelilik uzayın kendi kendine genişlemeyeceğini öngörmektedir. Enerjisi ne kadar büyükse, o kadar hızlı genişler.
Genişleme, önceki soruları yanıtlarken dört problemi de bire indiriyor. Ayrıca tüm uzayın, maddenin ve enerjinin nereden geldiğini de söyler. Geriye kalan tek sorun, bu küçük yüksek enerjili, kendi kendini şişiren vakum parçasının nereden kaynaklandığı?
Genişleme, vakum enerjisinin bir zamanlar şimdikinden daha büyük olduğunu varsayar. Bu o kadar harika ki aslında bu yüksek enerjili vakum saniyenin trilyonda, trilyonda ve trilyonda birinde yayılabilirdi.
Ama bu yüksek enerjili durum kararsızdır ve bozunabilir, tıpkı radyoaktif bir parçacık gibi. Vakum bozunduğunda, engin enerjisi uzaya atılır. Bu enerji spontan parçacık oluşturma olarak tezahür eder. Termostat yükselir ve evrenin sıcaklığı 10 üzeri 27 ℃’ye kadar yükselir.
Çılgın değerler!
Patlama olduysa, gözlemlerle tutarlı olması için en az 10 üzeri (-)32
saniyede gerçekleşmeliydi. Bu süre içinde mekansal yayılım uzayın 10 üzeri 26 faktörüyle uzamasını neden olur ve her yönde 10 üzeri 78 faktörüyle hacim artışı olabilir.
Ama genişleme daha uzun süre devam edebilirdi.
Alan Guth patlamanın minimum sürenin iki katı kadar devam ettiğini varsaymanın mantıklı olduğunu düşünüyor. Bu tüm evrenin görebildiğimiz kısmından 10 üzeri 78 kez daha büyük olduğunu anlamına gelir.
Uzay vakumu daha düşük bir enerji durumuna bozunduğunda genişleme hızı yavaşlar. İşte bu yüzden evren nanosaniyenin çok küçük bir kısmı yerine milyarlarca yıl sonra bugünkü genişliğine uzar.
Sonsuz Genişleme!
Genişlemeyi destekleyen gözlemsel kanıtlar 1992 yılında Kozmik Arka Plan Kaşifi (COBE) uydusu verileriyle geldi. Radyasyonda görülen değişim şekilleri, evren hızla genişledikçe uzayın tüm ölçeklerinde meydana gelen kozmik dalgalanmalarla tutarlıdır.
Uzayın hızla genişlemesi gözlemlenebilir evreni dev bir mikroskopa dönüştürdü. Radyasyon deseni ve galaksilerin gece gökyüzündeki dağılımı, evrene göre mikroskobik ölçeklerde meydana gelen kuantum dalgalanmalarının yerçekimsel izleridir. Genişlemeden sonra bu varyasyonlar galaktik boyutlara büyütüldü.
Ancak genişlemenin şok edici bir sonucu var. Bir kere başladı mı, asla tam olarak durmuyor! Bu Ebedi Enflasyon fikridir. Enflasyon ebedidir çünkü enflasyonun başlaması için yüksek enerji boşluğunun bozunması kadar hızlı büyümesi gerekir. Ama bozunmasından daha hızlı büyürse hiç bitmeyen kaçak bir reaksiyona yol açar.
Sonuç olarak, evrenin hala hızla genişleyen parçaları kalır. Bu da evrenin bazı kısımlarının milyarlarca yıldır fantastik hızlarda büyüdüğü anlamına geliyor. Ne zaman ve nerede vakum daha düşük bir enerji durumuna bozunursa, sonuç başka bir Big Bang ve yavaş yavaş genişleyen yeni bir uzay alanı.
Yaratan genişletiyor!
Teorik fizikçileri dinlemeye devam edeceğiz ama şimdi ilahi bir ara verelim peki Kuran genişleme hakkında ne diyor?
“Biz uzayı büyük bir güçle inşa ettik ve şüphesiz Biz onu genişleticiyiz.”
“Gün gelir göğü yazı tomarı gibi bükeriz!”
Şimdi teorik fizikçilere geri dönelim;
Büyük patlamaların toplam sayısı sınırsızdır ve zamanla katlanarak büyür. Bir bakıma, Steady-State teorisi haklıdır. Yeni madde ve enerji hızla genişleyen uzayın boşluğunda yaratılır, sadece evrenin yavaş yavaş genişleyen uzayında olmaz!
Özetle, eğer ebedi genişleme doğruysa, o zaman Bizim Büyük Patlamamız sonsuz sayıdan Büyük Patlamadan biridir!
Güncel Spekülasyonlar;
Şimdiye kadar sadece doğrudan gözlemsel onay ile kurulan teorik bilgileri ele aldık. Fakat bunlar aynı zamanda standart bilimin bir parçasıdır ve bugünün lise ders kitaplarında bile açıklanmaktadır.
Yeni spekülasyonlar bile katlanarak artan sayıda Büyük Patlama teorisine yeterince destekleyici bir gözle bakmıyor. Teyit edilmese de, bu fikirlere inanmak için iyi nedenler vardır, en azından cevapsız sorulara cevap ararken üzerinde düşünmeye değer!.
