Evren nelerden oluşur?
Evren sayısız yıldız, gezegen, galaksi ve hepsinden önemlisi hayal bile edilemeyecek boyuttaki uzaydan oluşur. İnsanoğlu dikkatli bakışlarını bu uzaya çevirmiştir. Uzaydaki radyasyonu ve gökcisimlerini inceliyoruz. Güneş sistemimizin düzenini araştırıyoruz. Yıldızların enerji üretimini anlamaya çalışıyoruz. Bütün bunlardan evrenin nasıl doğup geliştiğine dair modeller bile çıkarmış durumdayız. Öte yandan insanların bu kozmik olaylardan kopuk biçimde yaşamasının mümkün olmadığını kavrıyoruz.Evren hayatın gelişimi ve aynı zamanda yok ediliş için en iyi koşulları sunar. Kozmik ortamımızı ne kadar iyi tanırsak, içinden konumumuzu da daha iyi anlayabiliriz. İnsanoğlunun sonraki büyük macerasının, yani uzayın derinliklerine dalışın ardındaki itici güç budur.
Varoluşumuzun sahnesi
Bir bütün olarak evren neye benzer? Nasıl yaratıldı ve nasıl gelişti? Kozmoloji bu sorulara cevap bulmaya çalışır. Elimizdeki tek bilgi kaynağı evrendeki cisimlerce salınan ve dış uzayı aşarak bize ulaşan (ışık ya da enerji biçimindeki) radyasyondur. İnsanlar bu bilgiler temelinde zekâ ve akıllarını kullanarak dünyaya ilişkin fiziksel modeller geliştirirler. Elbette bu modeller yeni buluşlarla birlikte değişebilir; bugün doğru sayılan bir şey yarın yanlış olarak görülebilir.
- En eski yıldızlara dönük gözlemlere ve standart büyük patlama modeline göre, evren yaklaşık 14 milyar yaşındadır.
- Uzay ve zaman dahil her şey bir anlık kozmik genişlemeyle ortaya çıktı.
- Madde bütün evrene düzgün dağılmıştır.
- Büyük patlamadan geriye kalan ısı uzay içinde ölçülebilir.
Bir evren modeli arayışı
Evrenin kökenine dair standart bir model büyük patlama teorisidir. Evren ilk başta son derece yoğundu; zamanla genişledi ve m3’e 1’den az atom düşen bir yapıyla sonsuz boyuta ulaştı.
Evrene ilişkin bilimsel modeller, evrenin kökenini ve gelişimini ortaya koyar. Modelde özellikle mevcut özelliklerin açıklanması gerekir. Bunlar arasında madde çeşitleri ve düzenlenişleri yer alır. Bir özellik son derece çarpıcıdır: Galaksiler birbirlerinden uzaklaşıyor gibidir. Bu hareketin belirgin bir başlangıç noktası ve dolayısıyla genişleyen evrenin bir merkezi yoktur.
Büyük Patlama Teorisi
Bilimsel ölçümlerden elde edilen veriler bizi her zaman tek bir yoruma götürmez. Ancak günümüzde çoğu kozmolog büyük patlama teorisinin doğruluğundan emindir.
Buna göre, ilk anda ne olduğunu hiç kimse tam olarak bilmese bile, evrenin bir başlangıcı vardır. Evrenin gelişimi, yaklaşık 14 milyar yıl önce büyük patlama olarak bilinen bir genişlemeyle başladı. Bu anlık genişleme benzersizdi; çünkü çevrede, ortaya çıkan döküntülerin serpileceği bir uzay yoktu. Uzayın kendisi katlanan bir hızla genişlemeye başladı ve bu süreçte çatladı. Büyük patlama tek bir yerde değil, her yerde meydana geldi.
Evren ilk evresinde boyut olarak saliselik bir zaman dilimi içinde genişledi. Bu şişme evresinden sonra da çok daha yavaş bir hızla genişlemeye devam etti.
Madde ve Radyasyon
İlksel madde en küçük temel parçacıklardan doğdu ve ilk başta tasavvur edilemez derecede sıcaktı. Ancak evrenin genişlemesiyle birlikte, madde soğumaya yüz tuttu. Artık çarpışmayan parçacıklar kaynaşarak daha büyük parçalara dönüşmeye başladı. Birkaç saniye sonra, evren zamanla atomlara dönüşecek bileşenlerle doldu: Protonlar, nötronlar ve elektronlar. Evrendeki ilksel madde sıcak ve yoğundu. Başlangıçta evrene radyasyon egemendi; çünkü fotonların yoğunluğu maddeninkinden daha yüksekti. Fotonlar çok kısa dalga boylarındaki ışığa denk düştükleri için yüksek enerjiliydi: (Enerji = sabit x l / dalga boyu).
Sonsuzluğun yapıları
Evrenin daha erken aşamalarında ilk kimyasal elementler oluştu. Daha sonra yıldızlar, galaksiler ve hayret verici büyüklükte kozmik yapılar şekillenmeye başladı.
Büyük patlamadan birkaç dakika sonra protonlar ve nötronlar kaynaşarak hafif atom çekirdeklerine dönüştü. Yaklaşık 380 bin yıl sonra, atom çekirdekleri elektronlar kaparak atomlar oluşturmaya başladı. Böylece ilk kimyasal elementler ortaya çıktı: Hidrojen, helyum ve lityum. Radyasyon ve madde arasındaki karşılıklı etkinin azalmasıyla birlikte radyasyon serbestçe yayılabilir hale geldi; sonuçta evren saydamlaştı. Uzay daha da genişlerken, radyasyon dalgaları uzadı ve enerjileri azaldı. Bu karanlık çağlarda maddenin baskın biçimi gazdı; çünkü ışık saçan yıldızlar henüz yoktu.
Yapıların Oluşumu
Evrenin başlangıcında yapıların (yıldızlar, galaksiler, galaksi kümeleri ve süper kümeler) oluştuğu kesim, maddenin hafif aşırı yoğun olduğu bölgelerdi. Madde kendi kütleçekimi altında yığıştı ve ortaya çıkan yığınlar (yine kütleçekimi aracılığıyla) ilave materyaller çekti, şimdiki simülasyonların ve verilerin desteklediği soğuk madde senaryosu yapıların aşağıdan yukarıya doğru oluştuğunu öngörür: Yıldızlardan galaksilere, galaksi kümelerine ve süper kümelere.
Ancak bu süreçlerin ayrıntıları henüz kesin olarak açıklanamamıştır. Bilimciler büyük patlamadan doğan maddenin düzgün dağıldığını ve diğer şeylerin yanı sıra kara maddenin yığışmasına sıkışmanın yardımcı olduğunu varsaymaktadır. Kara maddenin niteliği henüz anlaşılmamıştır; çünkü görünmezdir ve ancak olağan madde biçimlerini etkileyen kütleçekimi kuvveti aracılığıyla gözlemlenebilir.
Evrende Mesafeler
Uzay boşluğunda ışık yaklaşık saniyede 300.000 km’lik bir hızla ilerler. Bir yılda yaklaşık 9.500 milyar km yol alır ve bu bir ışıkyılı olarak bilinir. Işıkyılı evrenin akıl almaz mesafeleri için kullanılan bir ölçüm birimidir. Güneş’e en yakın yıldız Dünya’ya 4,3 ışıkyılı uzaktadır.
Süper Kümeler ve Galaksi Bulutları
Galaksiler dış uzayda dengeli dağılmamıştır. Kütleçekimi kuvveti galaksi kümelerinin oluşmasını sağlar. Galaksi kümeleri de birleşerek süper küme olarak bilinen daha büyük yığınlara dönüşür. Erimleri 100 milyon ışıkyılını aşabilen bu süper kümeler binlerce galaksiyi kapsar.
Süper kümeler kütleçekimiyle birbirine bağlanır ve sabun kabarcığı zarlarına benzer lifler boyunca uzanır. Bu türden yapıların bilinen en büyük örneği 1989’da keşfedilen Büyük Duvar’dır. Burada 500 milyon ışıkyılı uzunluğunda, en az 200 milyon ışıkyılı genişliğinde ve 15 milyon ışıkyılı derinliğinde bir alana 2.000’den fazla galaksi dağılmıştır
Galaksiler
Galaksiler dönen devasa yıldız, gaz ve toz yığınlarıdır. Bu bileşenler arasında hatırı sayılır miktarda boş uzay vardır. Biçimleri genellikle eliptik ya da sarmaldır. Güneşimiz yaklaşık 100 milyar yıldızdan oluşan Samanyolu galaksisinin sarmal kolunda yer alır. Işığın Samanyolu galaksisini aşması 100 bin yılı alır, ikinci büyük galaksi Andromeda’dır. Onun ışığı 2 milyon yılı aşan bir süre yolculuk ederek Dünya’ya ulaşır. Birçok galaksi bir araya gelerek bir galaksi kümesi oluşturur.
Kozmik Arkaplan Radyasyonu
BÜTÜN EVREN kozmik arkaplan radyasyonuyla doludur. Bu genellikle büyük patlamadaki genişlemeden geriye kalan radyasyon olarak kabul edilir. Evrenin genişlemesinin bir sonucu olarak, bu radyasyonun dalga boyu uzamış ve enerjisi dağılmıştır. İlk aşamalarda evrenin ısısına denk düşen enerjisi günümüzde sadece 2,7 K’dir (Kelvin derecesi), yani mutlak sıfırın (-273,15°C) 2,7 derece üstündedir. Diğer bakımlardan radyasyon değişmemiştir. Radyasyon ve maddenin ilk başta yakın bağlantı içinde olmasından dolayı, kozmik arkaplan radyasyonunun büyük patlamadan kısa bir süre sonraki madde dağılımını yansıtıyor olması gerekir.