Evren Nasıl Ortaya Çıkmıştır?

389

Yaşamın dünya üzerinde geçirdiği evreleri ve bugüne nasıl ulaştığını kavramak istiyorsak, hikâyeye en başın­dan başlamamız gerekir. Öncelikle bilim dünyasında, ev­renin nasıl oluştuğu sorusuna verilen cevabı ele alalım. Daha sonra Güneş Sistemi ve Dünya’nın nasıl oluştuğu sorularını yanıtlayarak, yaşamın dünyada ortaya çıkışına ve gelişimine gelebiliriz.
Evrenin oluşumunu ve evrimini anlatan ve bilim in­sanları arasında en yaygın kabul gören teori “Büyük Pat­lama” (Big Bang) teorisidir. Bu teoriye göre evrenin tümü, bundan 13,7 milyar yıl önce çok sıcak ve yoğun küçük bir nokta halindeydi. Evrenin tüm kütlesi tek bir noktada sak­lıydı. Büyük Patlama’dan sonra ise, evren günümüze kadar genişlemeye ve aynı zamanda da soğumaya devam etti. Ga­laksiler birbirlerinden uzaklaştılar ve uzaklaştıkça hızları arttı. Günümüzde de genişleme devam etmektedir.

Büyük Patlama modelinin dayanak noktaları ve ortaya çıkışı :
Büyük Patlama teorisinin ortaya çıkışını sağlayan iki önemli dayanak noktasından ilki, Albert Einstein’ın 1916 yılında geliştirdiği genel görelilik teorisidir. Bu te­oride, Isaac Newton’in yerçekimi teorisi genelleştirilmiş ve yerçekimi artık yerçekimsel bir alan olarak tanımlan­mak yerine, uzayın ve zamanın bükülmesi olarak tanım ­lanmıştır. Örneğin, ışığın Güneş tarafından bükülmesi bu yolla açıklanabilir. Büyük Patlama teorisinin dayanak noktalarından İkincisi ise, kozmolojik prensip fikridir. Genel görelilik teorisi üzerine çalışan ve Einstein’ın da dahil olduğu bilimciler, yeni yerçekimsel dinamikleri tüm evrene uygulamaya çalıştılar. Bu prensip bir varsa­yımı içermekteydi: Mad­de, evrende homojen ve izotropik (her yöne doğru eşit dağılımlı) olarak dağılmıştır. Bu basit varsayım daha sonraki bulgularla desteklenmeye devam etti. Özellikle Büyük Patlama sırasında çıkan çok yüksek sıcaklığın ka­lıntısı diyebileceğimiz kozmik mikrodalga ardalan ışını­mının evrenin farklı yerlerinde de homojen sıcaklıklar­da olması kozmolojik prensip fikrini desteklemektedir. Bu iki dayanak noktası Büyük Patlama fikrinin temelini oluşturdu.

1917 yılında evrenin genişlemekte olduğu fikri saçma bir fikir olarak kabul ediliyordu. Einstein, genel görelilik teorisini statik (sabit) bir evren modeline uydurmak için kozmolojik sabit adı verilen bir sabit ekledi. Genel göreli­lik teorisini kozmolojiye uygulayarak evrenin genişlediği sonucuna ulaşan ilk kişi, 1922 yılındaki yayınıyla Rus bi­limci Alexander Friedmann’dı. 1927 yılında da Belçika­lı rahip Georges Lemaitre, Friedmann’nın eşitliklerini ve Einstein ile Willem de Sitter’ın çalışmalarını kullanarak benzer şekilde evrenin genişlediği sonucuna vardı.
Gözlemsel ilk destek :
Ancak tüm bu hesaplamalara karşın, gözlemsel kanıt 1929 yılında Ame­rikalı astronom Ed­win Hubble’dan geldi. Hubble, yap­tığı gözlemler sonu­cunda, Samanyolu Galaksisi dışındaki galaksilerin bizden uzaklaştıklarını ve , hızlarının da bizden uzaklıklarıyla doğ­ru orantılı olduğunu gözlemledi. Daha sonraları Hubble Yasası olarak adlandırılan bu yasaya göre, uzak galaksi­lerden gelen ışık, galaksi bizden uzaklaştıkça spektrumda kırmızıya doğru kayıyordu. Uzaklaşma hızları da uzak­lıklarıyla doğru orantılıydı. Hubble, ışık spektrumundaki değişmeleri gözlemleyerek evrenin genişlediği sonucuna ulaşmıştı. Evren gerçekten de her yöne doğru genişliyor­du ve Einstein sonradan getirdiği kozmolojik sabitle bir hata yapmıştı. Hubble’ın bulduğu sonuç ise Einstein’ın genel görelilik teorisine ve evrenin homojen ve izotropik olduğu fikrine uyuyordu.
İlk atom hipotezi (Büyük Patlama) :
1931 yılında George Lemaitre’nin öne sürdüğü ve “ilk atom hipotezi” adını verdiği hipotez daha sonraları “Bü­yük Patlama” teorisi olarak anılmaya başlanmıştır. Lema­itre, öne sürdüğü hipotezde, zamanda yeterince geriye gi­dildiğinde var olan tek bir atoma ulaşılacağını önermişti. Büyük Patlama terimini ise ilk olarak İngiliz bilim insanı Fred Hoyle 1949 yılında BBC Radyosu’nda yaptığı bir röpor­taj sırasında, bu teoriyle dalga geçmek için kullanmıştır. Fred Hoyle, Büyük Patlama karşıtı olarak bilinen sabit evren modelinin savunucusuydu. George Gamow ve ça­lışma arkadaşları, Lemaitre’nin Büyük Patlama teorisine destek verdiler ve Büyük Patlama çekirdek sentezi fikrini öne sürerek kozmik mikrodalga ardalan ışınımının varlı­ğını tahmin ettiler.
Büyük Patlama kuramının destekleri :
Matematiksel hesaplamalar dışındaki önemli ilk göz­lemsel destek, Hubble’ın yaptığı gözlemlerdi. Gözlemsel desteklere, çekirdek sentezinin ve kozmik mikrodalga ardalan ışınımının bulunması da eklenebilir.
Çekirdek sentezi:
Çekirdek sentezi, ağır olan element­lerin hafif olan elementlerin birleşmesiyle oluşmasıdır. Büyük Patlama teorisinin öngörülerinden birisi ilk evrenin çok sıcak olduğudur. Patlamadan 1 saniye sonra sıcaklık 10 milyar derece civarındaydı ve evren nötron, proton, elektron, anti-elektron (pozitron), foton ve nötrinolardan oluşmuştu. Evren soğudukça nötron ve protonlar birleşerek dötoryumu (hidrojenin izotopu) oluşturdular, ilk üç dakika içinde dötoryumdan helyum ve bir miktar da lityum oluştu. İşte bu ilk hafif elementlerin oluşmasına Büyük Patlama çekirdek sentezi adı verilir. Hidrojen ve helyumun evrendeki oranı, teorik hesaplamalara göre Bü­yük Patlama’dan arta kalması gereken helyum ve hidrojen miktarıyla uyumludur. Evrendeki hafif elementler ilk pat­lama sırasında üretilirken, diğer ağır elementler sonradan üretilmiştir. Lityumdan daha ağır elementler yıldızlarda üretilir. Yıldız evriminin son aşamalarında helyum, kar­bon, oksijen, silikon, sülfür ve demire yakılır. Daha ağır elementler de süpernova patlamalarında ya da süper dev yıldızlarda üretilir.

Big-Bang-teorisi
Kozmik mikrodalga ardalan ışınımı:
Büyük Patlama te­orisinin bir öngörüsü de şudur: İlk evren çok sıcaktı (10 milyar derece) ve genişledikçe soğumaya başladı. Öyle bir sıcaklığa gelindi ki, elektronlar çekirdeklerle birleşerek nötr atomları oluşturdu. Bu zamandan önce evren opaktı. Işığı geçirmiyordu. Bunun nedeni de serbest olan elektronların ışığı dağıtacak olmasıydı. Ancak elektronlar atomların yapısına katıldıkça, evren saydam hale gelmeye başladı, işte bu ilk fotonların ışımaları “kozmik mikrodal­ga ardalan ışınımı” olarak bilinir ve o zamandan beri ev­rende yol almaya devam etmektedirler. Gittikçe daha silik ve düşük enerjili olmuşlardır. Bugün kozmik mikrodalga ardalan ışınımı çok soğuktur (mutlak sıfırın sadece 2,725 °C üzerindedir, yaklaşık -270 °C) ve gözle görünmez. An­cak tüm evreni doldurmuştur. Evrendeki sıcaklık dağılı­mı da homojendir. Bu derece homojen dağılmış bir ışımanın kaynağı tek bir nokta olmalıdır. Bu da Büyük Patlama teorisini destekleyen sonuçlardandır. Kozmik ışımanın özelliklerini araştırarak evrenin ilk zamanları hakkında bilgi sahibi olabiliriz, ilk defa 1965 yılında New Jersey’de bulunan Bell Telefon Laboratuvarı’nda radyo alıcısı ile çalışan Arno Penzias ve Robert W ilson tarafın­dan gözlenmiştir. Penzias ve Robert bu keşifleri sayesinde 1978 yılında Nobel Fizik Ödülü’nü kazanmıştır.
Şişme teorisi (kozmik şişme ya da şişen evren) :
Şişme teorisi (enflasyonist evren modeli), Büyük Patlama’nın ilk anlarında evrenin çok hızlı bir şekilde ge­nişlediğini öne sürer. Evrenin 13,7 milyar yıl boyunca gö­rece olarak kademeli genişlediğini söyleyen standart Bü­yük Patlama teorisindeki eksikleri tamamlamak amacıyla geliştirilmiştir. Günümüzde Büyük Patlama teorisinin bir uzantısı olarak kabul edilmektedir. Büyük Patlama’da ev­renin nasıl geliştiği açıklanırken, şişen evrende ise daha çok ilk genişleme ve nedenleri açıklanır.1980 yılında Alan Guth, Andrei Linde, Paul Steinhardt ve Andy Albrecht tarafından geliştirilmiştir. Şişme hızlı ve güçlüdür. Nedeni kesin olarak bilinmese de, aşırı mik­tardaki kararsız enerji çok kısa bir süre içerisinde evrenin çok hızlı genişlemesine yol açmıştır. Evrenin doğrusal bo­yutu saniyenin çok küçük bir kısmında milyonlarca kat artmış­tır. Bu modelle, Büyük Patlama modelinde açıklanamayan evrenin homojen olma nedenlerine, ufuk problemine ve düz evren sorunlarına cevap verilebilmiştir. Standart Bü­yük Patlama’da önerildiğinden çok daha küçük bir nokta evrenin başlangıcı olarak kabul edilmiştir.
Büyük Patlamanın Kronolojisi :
Büyük Patlama’ nın hemen öncesi: Büyük Patlama’dan hemen öncesinin nasıl olduğunu hiç kimse bilmemek­tedir. Şu andaki en iyi teori “şişen evren modeli”dir. Bu modele göre Büyük Patlama öncesinde evren çok yoğun ve kararsız bir enerji türü ile doludur ve Büyük Patlama ile birlikte bu enerji, maddeyi oluşturan moleküllere dö­nüşecektir. Ancak kimse uzayın ve zamanın ilk defa nasıl ortaya çıktığım bilmemektedir.
Büyük Patlama anında: Maddeyi oluşturan parçacıklar meydana gelir. Bu oluşumun nasıl olduğu bilinmemek­tedir. Bu parçacıklardan bizi ve evreni oluşturan madde oluşacaktır. Madde ve enerji son derece yoğun bir yapıda bulunur, öyle ki 1 çay kaşığı büyüklükteki evren 100 mil­yon trilyon trilyon trilyon kilo edecektir. Evren 2,5 cm çapındadır.
İlk üç dakika: Evrendeki tüm hidrojen atomları oluş­muş durumdadır. Eğer evrenin sıcaklığı ve yoğunluğu bu derece yüksek kalmaya devam etseydi, hidrojenin tamamı diğer kimyasal elementlere dönüşmüş olacaktı. Hidrojen olmadan da su olmayacaktı ve sonuç olarak yaşam da or­taya çıkmayacaktı. Evren çok hızlı büyüyerek 500 trilyon km çapına ulaştı.
Patlamadan 300 binyıl sonra: Patlamadan 300 binyıl sonra, evren hızlı bir şekilde genişlemeye ve soğumaya devam etse de, hâlâ yanıcı sıcaklığını koruyordu. Ortam­da sadece en basit elementler bulunuyordu. Çoğunlukla da hidrojen ve helyum vardı, ilk yapı oluşumlarının izleri ortaya çıkmaya başlıyordu. Bu ilk madde gruplarının çe­kim güçleri çevredeki maddeleri de çektikçe büyümeye devam ettiler. Evrende tespit edebileceğimiz en eski ışık, bu zamandan kalmadır. Evren genişlemeye devam etti;750.000 x trilyon km çapındaydı.
Patlamadan 100 milyon yıl sonra: Evren yeterince so­ğuduğunda, artık görünür bir ışık kalmamıştı. İlk yıldız­lar daha oluşmadılar. Sadece karanlık vardı. Evrenin çapı 25 milyon x trilyon km’ydi.
Patlamadan bir milyar yıl sonra: İlk milyar yılın önce­sinde ilk yıldızlar parlamaya başlamışlardı. Birçok yıldız yerçekimi kuvvetleri sayesinde bir araya gelerek galaksi­leri oluşturdu. Genişleme sürmekteydi, evren 100 milyon x trilyon km çapındaydı.
Patlamadan 13,7 milyar yıl sonra: Binlerce galakside, milyarlarca yıldız ve gezegen bulunuyor. Güneş Sistemi­miz evrende bir atom boyutunda. Günümüzde genişleme
devam ediyor, evren 1 milyar x trilyon km çapında.

Evrenin yapı maddesi nedir?
Evrenin nasıl oluştuğunu daha iyi kavrayabilmek için cevaplanması gereken önemli bir soru da evrenin yapı taş­larının neler olduğu sorusudur. Trilyonlarca kilometrelik geniş bir alana yayılmış galaksilerden, yıldızlardan, geze­genlerden bahsediyoruz.
Peki böyle bir yapıyı oluşturan temel bileşenler nelerdir? Bizim bildiğimiz doğa kanunları ya da gözlemlerimiz dışında meydana gelen bazı başka fizik ka­nunları ya da maddeler söz konusu mudur?
Parçacıkların boyutları: Çevremizde gördüğümüz her şey, hava, su, ateş ve toprak bir metrenin on milyarda biri büyüklüğündeki atomlardan oluşur. Bu atomlar ise ken­dilerinden on bin kat küçük çekirdek ile bir milyar kat küçük elektronları içerir. Çekirdek ise yapısında kendin­den on kat daha küçük nötron ve protonları içerir. Daha da derine gidecek olursak, proton ve nötronlar da temel parçacık olan kuarklardan meydana gelmektedir.
Böylesine küçük varlıkların davranışları da bizim gün­lük hayatta gözlemlediğimiz cisimlerden farklıdır: Bütün olarak “kuantum mekaniği” olarak adlandırdığımız bu prensiplere göre, “Heisenberg belirsizlik ilkesi”nde belir­tildiği gibi, bu parçacıkların konumları ne kadar yüksek hassasiyetle ölçülürse, hızları o kadar az hassasiyetle bili­nebilir; buna ek olarak hem dalga hem parçacık özellikleri gösterirler; devinim esnasında belli bir yörünge izlemez­ler; verilen bir durumdan diğerine geçerken gözlenemeyen ara durumlar yaşarlar. Bu gibi özellikler yüzünden ev­rende bizim gördüğümüz ve bildiğimiz Dünya’nın fiziksel özelliklerinden farklı kurallar da söz konusudur.
2001 yılında uzaya gönderilen WMAP Uydusu (Wilkin­son Microwave Anisotropy Probe – Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Sondası), Büyük Patlama’dan 300.000 yıl son­ra ortaya çıkan kozmik mikrodalga ardalan ışınımındaki çok küçük sıcaklık farklarını (bir derecenin 100.000’de biri kadar) gözlemliyor. Evreni oluşturan madde ve ener­jinin bir sayımı, WMAP’ın yaptığı ölçümlere dayanıyor. WMAP, Büyük Patlama modelinde öngörülen evrenin yo­ğunluğu ve içeriği gibi sorulara yanıt verebilir.Gözlemlenebilir evrende yapılan bu tür ölçümler, ga­laksilerin hesaplanabilen maddeden daha fazla bir madde­nin çekim etkisi yüzünden çok hızlı döndüğünü ortaya çı­karmıştır. Kaynağını bilmediğimiz bu maddeye “karanlık madde” (evrenin yüzde 23’ünü kaplar) adını vermekteyiz. Karanlık madde yerçekimsel bir güç yaratır, ancak ışığı yansıtmaz ya da soğurmaz. Büyük ihtimalle atom altı bir ya da daha fazla parçacık türünden oluşuyor ve normal atomlarla çok zayıf etkileşim içerisinde. Yeni yapılan par­çacık hızlandırma deneyleri, karanlık maddenin içeriğini ortaya çıkaracak yeni fikirler verebilir.Öte yandan, yine son yıllarda yapılan ölçümler göster­miştir ki, itici bir “karanlık enerji” (evrenin yüzde 73’ünü kaplar) sayesinde evren hızlanarak genişlemektedir. Kı­saca, evren artarak genişlemeye devam ettiğine göre, bu artışı sağlayan bir enerji de olmalıdır. Kozmik ge­nişlemeyi hızlandıran ka­ranlık enerji, evrenin en büyük parçası olma özel­liğinin yanı sıra en gizem­li bölümü olma özelliğini de sürdürüyor.Geriye kalan yüzde 4,6’lık kısım ise bizim bil­diğimiz anlamda atomlardan oluşuyor. Proton, nötron ve elektronlar atomu oluşturan temel yapıtaşları­dır. Çevremizde gördüğümüz her şeyin yapısında bulu­nurlar. Elementler de, yapılarında farklı sayılarda olsa da bu temel parçacıkları bulundurur.

Kaynak : 50 Soruda Yaşamın Tarihi- Deniz Şahin.

HENÜZ YORUM YOK

CEVAP VER