EVREN NELERDEN OLUŞUR?
Evren toz ve gazlar, yıldızlar, gezegenler, galaksiler, karadelikler ve adeta sonsuz boşluğuyla insan hayallerinin ötesinde olağanüstü bir oluşum. Ancak, en az evrenin kendisi kadar etkileyici olan, insanın bu olağanüstü sistem karşısında “ezilmeden” anlamaya çalışma çabası. İnsanın fiziksel olarak ulaşması mümkün olmayan uzaklık ve zamanların bilgisine bilimsel yöntemlerle erişilebilmesi uzay çalışmaları konusunda enhayranlık uyandıran gelişmelerin başında geliyor. Teknolojik gelişmeler sayesinde derin uzayda gözlemlere dayalı hesaplamalar, simulasyon ve modellemelerle evrenin geçmişine dair çıkarımlar yapabilecek ve geleceğe ilişkin fikir yürütülebilecek bir noktaya gelebildik. Bu bilgilerden yola çıkarak gökcisimlerinin oluşumlarına, yerlerinin saptanmasına, haritalanmasına ve hatta göremediğimiz karanlık maddelere kadar birçok araştırma yürütülüyor.
Roen Kelly’nin, Avrupa Uzay Ajansı (ESA) Planck misyonu için hazırladığı, evrenin madde-enerji dağılımını gösteren infografik.
Yaklaşık 30 yıl öncesine kadar gökbilimciler, tüm evrenin, ağaçları, kayaları, insanı da meydana getiren “baryonik” maddeden, yani “normal” maddeden, meydana geldiğini düşünüyorlardı. Artık evrenin belirlenemeyen bir madde; elektron, proton, nötronlardan farklı, başka bir madde ile dolu olduğu biliniyor.
2010 yılında NASA’nın, Wilkinson Mikrodalga Düzensizlik Sondası (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) ve daha sonra Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Planck uydu teleskobuyla yapılan gözlemlerle desteklenen verilere göre, evrenin yalnızca yüzde 4,9’u atomlardan oluşan yıldızlar, gezegenler, asteroid, kuyrukluyıldızlar ve diğer gökcisimlerini meydan getiren normal maddeden oluşur. Evrenin yüzde 26,8’i, varlığını bildiğimiz fakat gözlemleyemediğimiz “karanlık madde”den ve yüzde 68,3’ü de evrenin ivmelenerek genişlemesinde etkili olan “karanlık enerji”den oluşur. Aslında evrenin yaklaşık yüzde 95’ini oluşturan karanlık madde ve karanlık enerjinin ne olduğuyla ilgili bilimsel veriler son derece kısıtlıdır. Bilimsel veriler bu madde ve enerjinin neden oluştuğu, nasıl bir sistem olduğunu açıklamakta yetersiz kaldığından normal maddeden farkını ortaya koymak için açıklanamayan anlamında “karanlık” olarak nitelendirilir.
American Museum of Natural History (AMNH), “Dark History” sergisi içinTom Abel ve Ralf Kaehler’in hazırladıkları (KPAC, SLAC) simulasyon haritası. Bu simulasyon karesinde karanlık madde lifleri evrende örümcek ağı gibi dağılırken, sarı renkli noktalar normal maddeden oluşan gezegenleri, galaksileri vb. gösteriyor.
Hubble Uzay Teleskobuyla yapılan çekimlerden elde edilen 3D modellemelere dayanarak gözlemlenebilir evrendeki galaksi sayısının 2 trilyon; galaksilerdeki yıldız sayısının yaklaşık 1022 (1 septilyon) olduğu tahmin ediliyor. Evrendeki, sonsuz sayıda diyebileceğimiz, bütün bu gökcisimleri hareket halindedir ve kütle çekimiyle belirli bir yörüngede dönerler. Astrofizikçiler sürekli devinim halindeki kozmik sistemi bir kuvvetin bir arada tutması gerektiğini öngörüyorlar. İşte karanlık madde galaksileri bir arada tutan kütle çekimini sağlar. Bu madde atomlardan farklı olarak, ne ışık yayar ne de ışığı emer; yalnızca uyguladığı çekim kuvveti ile varlığını belli eder. 2008 yılında birbirinden bağımsız çalışan Max Planck Enstitüsü ve NASA’dan iki ayrı araştırma grubu, galaksiler arası boşluk incelemelerinde benzer sonuçlar elde ettiler: Karanlık maddenin tüm uzayı bir örümcek ağı gibi kapladığını ve evrenin omurgasını meydana getirdiğini gözlemlediler.
2005 yılında Max Planck Enstitüsü’nde, Virgo Consortium’u tarafından Millennium Run süperbilgisayarıyla oluşturulan simülasyon. Modelleme, evrendeki karanlık maddenin dağılımını gösteriyor.
Karanlık maddenin galaksi kümelerini çevreleyen uzay boşluğunda, aşırı ısınmış oksijen ve hidrojen olarak yayıldığı sanılıyor. Normal maddeden oluşan hidrojen ve oksijen ağlarının, 2008’e kadar belirlenememesinin nedeni, maddenin görünür spektrumda incelemek için çok sıcak, X-ışınında incelemek için ise çok soğuk olması idi. Galaksi kümeleri yüksek sıcaklıkta küçülerek iyonize olan oksijen ve hidrojen atomlarıyla birbirine bağlı ve bunlar ancak X-ışını spektrumunda, NASA’nın Hubble Teleskobu (HST) ve Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer (FUSE) uydusu sayesinde artık gözlemlenebiliyorlar. Aslında gözlemlenebilen şey örümcek ağının çekim gücünün yarattığı etki. Dolayısıyla galaksilerin uzayda gelişigüzel bir dağılımı yok, karanlık maddenin oluşturduğu örümcek ağının ince damarları üzerinde yayılıyorlar. Hâlâ gizemini koruyan karanlık maddenin ne olduğunu daha iyi anlayabilmek için CERN’de LHC parçacık hızlandırıcısında yapılan deneyler dahil pek çok çalışma eşzamanlı yürütülüyor.
Roen Kelly, Discover Dergisi. Evrenin genişlemesini gösteren infografikte, en altta Büyük Patlama; ortada evrenin günümüzde bulunduğu uzay-zaman ve üstte çanın genişleyen ağzı evrenin hızlanan genişlemesini gösteriyor.
Kozmolojinin en büyük bilinmezlerinden biri olan karanlık enerji, evrenin tamamını kapladığı düşünülen kuramsal bir enerji türüdür. Evrende karanlık enerjinin var olup olmadığı astrofizikçiler arasında süregiden bir tartışma konusudur, çünkü karanlık enerji ile ilgili bilgiler, karanlık madde ile ilgili bilgilerden bile daha azdır. Karanlık maddeden farklı olarak bu enerji, evrenin genişlemesini hızlandıran bir çeşit “anti-kütle çekim kuvveti” veya uzay boşluğunun enerjisi olarak da tanımlanıyor.
Daha 1920’lere kadar Samanyolu’nun tüm evreni oluşturduğu ve evrende her şeyin sabit olduğu sanılırken; 1923 yılında Amerikalı gökbilimci Edwin Hubble, yaptığı gözlemlere dayanarak Samanyolu’ndan başka galaksiler olduğunu, üstelik bunların birbirlerinden uzaklaştıklarını, yani evrenin genişlediğini keşfetti. Genişlemenin gözlemlenmesinden onlarca yıl sonra, 1998 yılında Hubble Uzay Telesokobu’nun süpernova patlamaları gözlemleri sonucu, evrenin genişlemesinin giderek hızlandığı anlaşıldı.
2011 yılında da Nobel Fizik Ödülü evrenin ivmelenerek genişlemesi üzerine çalışmalar yürüten üç Amerikalı bilim insanına verildi. Evren genişliyorsa, evrenin içindeki tüm yıldız ve galaksileri oluşturan maddenin kütle çekiminin geriye çeken etkisini dengede tutacak; evreni dışarı iten, negatif bir enerji, söz konusu olmalıydı. Artık karanlık maddenin kütle çekim gücüyle evrenin kendi içine çökerek sonunun gelmesi teorisinin yanı sıra, karanlık enerjiyle evrenin ivmelenerek genişlemesi nedeniyle derin ve karanlık bir boşluk olabileceği olasılığı da tartışılıyor.
Gökbilimciler, evrenin ne kadar büyük olduğunu bilemiyorlar, ama evrenin 13,8 milyar yıl önce “Büyük Patlama” denen bir süreçle sonsuz küçüklük ve sıcaklıkta bir enerji topundan ortaya çıktığını ve saniyenin akıl almaz kesirleri içinde gerçekleşen bir “şişme” süreciyle ışık hızının üzerinde bir hızla genişlediği bilim dünyasında kabul görüyor. Ancak, şişerek genişleyen evrende, şişme hızına göre çok daha yavaş olan, ışığın ulaşabildiği yerlerle sınırı belirlenebildiği için bilgi sahibi olabildiğimiz sınırlı bir evren bölgesi var. Gözleyebildiğimiz ve hakkında bilgi edindiğimiz evren bölgesine “gözlemlenebilir evren” deniliyor. Evrenin yaşıyla ışık hızını çarparak yapılan hesaplara göre, gözlemlenebilir evrenin yarıçapı 46 milyar ışık yılı. Gözlemlenebilir evrende bulunan 2 trilyon galaksi, yaklaşık 1022 yıldız (1 septilyon yıldız) ve tüm gökcisimleri arasında kalan hidrojen ve helyumdan oluşan gaz bulutları, evrenin sadece ve sadece normal maddeden oluşan yüzde 4,9’unu meydana getiriyor. Bu nedenle evrenin büyüklüğünü, Dünya’nın nasıl bir sistemin parçası olduğunu anlamaya başlamak için evrenin nelerden oluştuğu, neleri kapsadığı sorularından başlamak doğru bir başlangıç noktası olabilir.
REFERENCES
- 1. https://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Herschel/How_many_stars_are_there_in_the_Universe
- 2. https://infograph.venngage.com/p/65910/dark-matter-and-dark-energy
- 3. https://www.businessinsider.com/entire-universe-picture-logarithmic-map-2017-6
- 4. https://apod.nasa.gov/apod/ap180508.html
- 5. https://www.theguardian.com/science/2016/oct/13/hubble-telescope-universe-galaxies-astronomy
- 6. https://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161013111709.htm
- 7. https://khosann.com/karanlik-enerji-evreni-nasil-genisletiyor/
- 8. https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/10/18/this-is-how-we-know-there-are-two-trillion-galaxies-in-the-universe/#788f0d235a67
- 9. https://www.vox.com/2014/9/4/6105631/map-galaxy-supercluster-laniakea-milky-way
- 10. https://phys.org/news/2012-09-dark-energy-real-astronomers.html
- 11. https://www.space.com/20502-dark-matter-universe-mystery-infographic.html
- 12. https://astronomynow.com/2017/09/18/new-supernova-analysis-reframes-dark-energy-debate/
- 13. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2011/summary/