Evrene genel bakış, giriş, gelişme ve sonuç

Bilim, özellikle de astronomi ve fizik en büyük hobilerimden birisi olduğu için ayrıca bir Kategorisi bulunuyor. Bu yazıda muhtemelen 4 parça olan bir serinin ilk yazısı. Bundan sonrakilerin önce çekim yasası sonra kuantum fiziği üzerine olacağını düşünüyorum. Böyle söyleyince fizik doktorası falan yapmış gibi duruyor ama aslında sadece 2016 'dan beri bu konulara meraklı olan biriyim. Başka bir yazıda bir gün kendi evren modelimi ve açıklamamı da yazacağım tabi. :) Bu yazının amacı evrenle ilgili bütün modelleri ve fikirleri detaylıca açıklamak değil. Bu yazının esas amacı fizik ve astronomi konuları ile biraz ilgilenenlere birşeyler katmak veya bu konuya yabancı kalmak istemeyenlere başlayacak noktalar vermek. Bu yazıdaki bütün başlıklar kendi başına bir araştırma konusu olabilecek kadar geniş. İkinci amacım da bu yazıda tabi evren hakkında ve günümüzdeki çalışmalar ve düşünceler hakkında bilgi vermek. İşi biraz çekici hale getirmek için araya evrenle ilgili enteresan bilgiler de sıkıştırdım. O zaman evrenin taaaa en başına giderek başlayabiliriz.

Başlangıç, hayır film olan değil :)

Bu kısım en çok beyin yakan ve felsefi kısmı aslında. Evren nasıl meydana geldi sorusu da en derin soruların başında geliyor. Çünkü bugün evrenin işleyişi hakkında oluşturulan modeller aynı zamanda evrenin bir zaman bir yerde oluşumnu ve gelişimini açıklayan modellerle de tutarlı olmalı. Başka bir deyişle, aşağıdaki resimdeki açıklanamayan beyaz kısımı açıklayacaksan bugünkü durumu da açıklayabilmek gerekiyor. Evet çok karışık başladım. Konuyu basitleştireyim ve evrenin başlangıcını açıklamaya çalışan teorilere bakalım.

Teoriler

Tabi ki Big Bang yani büyük patlama günümüzde en popüler modelerden birisi. Bildiğim kadarıyla bu teoriye göre evrenin tamamı çok küçük bir noktada toplanmıştı ve bir patlama gibi çok büyük boyutlara genişledi. Fakat burada bahsedilen bir patlama değil aslında patlama gibi bir genişleme. Yani her gün daha fazla alana sahip oluyoruz evren genişledikçe. Fakat bilimsel olması için bu hipotezin de test edilmesi ve ispatlanması lazım. Fakat bu olayı açıklamaya çalışan modeller de evrenin işleyişi hakkında tutarlı matematiksel temeller bulunamıyor. Bu yüzden big bang 'in üzerine modeller kurgulanıyor. Alan Guth, Andrei Linde ve Andreas Albrecht tarafından ortaya genişleme teorisi atılıyor.

Inflationary Theory olarak bilinen bu teori evren başta miniminnacık bir alanda toplanmıştı ve sonra pinpon topu gibi bir boyuta ulaştı ve sonra çok hızlı bir şekilde balon gibi şişti. Fakat bu teorinin garip tarafı da altındaki matematiksel yapıya göre bir genişleme işleminin birden fazla kere oluşabileceğini göstermesi ve çoklu evrenleri doğurması. :) Evet bunlar karışık konular. Şöyle basitleştireyim. Matematiksel denklem sadece birden fazla kere inflation olmasını yasaklamıyor. Tabi bir de bunun gibi çoklu evrenlerin varlığının hiçbir şekilde test edilemeyeceği gibi bir ihtimal de bulunuyor. Yani doğrulanamayan hipotezler oluyor.

Başka bir model ise Brane - Membrane modeli. Bu model de string theory yani sicim teorisi üzerine geliştirilmiş bildiğim kadarıyla. Bu modele göre evrein big bang ile genişlemesi için önce 2 adet çarşaf benzeri yapı (membrane) çarpıştı. Aşağıdaki resimde bu olayı daha iyi anlayabilirsiniz. Bu model de döngüsel evrenleri getiriyor ve big bang gibi bir genişleme tekrar tekrar tekrar oluyor ve olmaya devam ediyor.

Holografik Evren ise Leonard Susskind ve arkadaşları tarafından geliştirilen modeldir ve evrenin bütün bilgsinin 2 boyutlu bir ortamda bulunduğunu ve 3 boyutlu bir hologram gibi yansıtıldığını öne sürmektedir. Ben susayım resimler konuşsun aşağıdaki gibi. :)

Universe veya Multiverse

Yani tek evren mi çoklu evren mi. İş sonuçta bu kapıya çıkıyor genelde. Tek bir evren varsa (uni tek demek) bu evren nasıl ortaya çıktı? Yukarıdaki modellerden birisi ile ortaya çıktı ise tekil bir evren de olmayabilir. :) Bildiğim kadarıyla çoklu evren veya paralel evren kavramları için de farklı açıklamalar mevcur. Meslea birileri diyor ki bu evrenler burnumuzun ucund ama farklı frekanslarda yer alıyor. Bazıları evren de başka bir yapının içinde ve diğerleri çok çok uzaklarda. Bazıları kuantum seviyelerinde sürekli yeni evrenlerin oluştuğunu söylüyor. Bu açıklamaların hepsinin ortak tarafı da belki de hiçbir zaman test edilemeyecek olmaları. Bu yüzden bu kavramlar biraz da felsefi çalışma alanlarıan giriyor. Ama bu konuda daha fazla bilgi isterseniz World Science Festival yani dünya bilim festivalinin bu panelini izleyebilirsiniz. Bu panel benim favorilerimden birisi.

Bir not düşeyim. Farklı evrenleri de gözlemleyebilmek için bir tane yöntem mümkün olabilir ama bir ön kabul ile. Çekim kuvvetinin graviton denen parçacıklarla gerçekleştiğini kabul edersek atom altı parçacıkları yeterince hızlı çarpıştırdığımızda bu parçacıklardan bazıları diğer boyutlara veya evrenlere gidebilir. Tabi ki olay bundan daha karmaşık ama basitleştirmek adına bu kadardını söyleyebilirim. Konu daha sıkıcı hale gelmeden önce bugüne atlayalım.

Bugün

1. başlık sizi sarmadıysa enteresan bilgiler biraz dikkatinizi çekecektir. :)

Vay be, ciddi misin?

• Bilinen evrende 10 üzeri 23 yıldız olabilir. 300000000000000000000000 yani.
• Dünya kadar büyük bir elmas gezegene Beatles şakısı olan Lucy ismi verilmiş.
• Bilinen en büyük güneşlerden birisi olan Canis Majorisin etrafını saatte 900 kilometre hılza dolaşmanız yaklaşık 1100 yıl kadar sürecektir. Bunu gökyüzünde görmek inanılmaz olurdu.
• Güneşe en yakın gezegen olmasına rağmen Mekür güneş sisteminin en sıcak gezegeni değildir. En sıcak gezegen sera gazı etkisinden dolayı dünyanın kız kardeşi Venüstür.
• Uranüs 90 derece yatık olarak yörüngede dönmektedir. Yan gelip yatıyor kelimenin tam anlamıyla. :)
• Samanyolu galaksimiz ve andromeda yaklaşık 4 milyar yıl sonra birbirlerine toslayacak. Bu çarpışma 3 milyar yıl kadar sürecek ve bu süreçte muhtemelen hiçbir yıldız veya gezegen birbirine çarpışmaycak.
• Bundan yaklaşık 7.5 milyar yıl sonra güneş o kadar genişleyecek ki dünyayı bile yutacak.
• Muhtemelen bildiğiniz gibi nötron yıldızının 1 çay kaşığı everest dağı kadar kütledir.
• Bilinen evren 93 milyar ışık yılıdır uçtan uca. Bu sayıyı anlamak içinşöyle düşünün. Işık hızı ile dünyanın etrafını 1 saniyede 7 kere dolaşırsınız. Şimdi bunu 60 ile çarpıp dakika yapın. Tekrar 60 ile çarpıp saat yapın. Sonra 24 ile gün sonra 365 ile yıl. Sonra 1000 ile çarpıp 1000 yıl. Sonra 100 ile çarpıp 100 bin ve sonra 1 milyon. Sonra 1000 tane milyon yani milyar yapın. Şimdi bunu 93 ile çarpın. Muhtemelen 1000 yılda falan kayboldunuz. :) Daha fazlası için bunu izleyin.
• Nötron yıldızındaki 1-2 santimlik deprem milyonlarca atom bombası kadar etkilidir.
• Galaksinin birinde güneş sisteminin hacminin 1000 katı kadar etik alkol varmış.
• Güneşten bize gelen fotonlar güneşte 100 bin yıl kadar önce oluşmuştur. Aksi takdirde radyasyondan yaşayamazdık zaten.
• Bundan 50 ila 100 yıl sonra Betelgeuse isimli yıldızın süpernova ile patladığına şahit olabiliriz. Gökyüzünde gündüz görünen bir yıldız ve gece ikinci bir ay gibi gibi olacaktır.

Şimdli başlangıcı ve enteresan bilgileri gördük ve iştahınız geçişmiştir. Şimdi içinde yaşadğımız evrenin bugünkü bildiğimiz durumuna ve olgularına bakalım. Evrende çok basit atomlar arası etkileşimler ve fiziksel yasalardan doğmuş muazzam bir çeşitlilik mevcut. Bunu anlatabilmek için birkaç örnek vereyim:

Bu gördüğünüz bir Pulsar. Bunlar aslında nötron yıldızları fakat kendi etrafında oluşturdukları manyetik alan yüzünden belli bir noktaya kanalize olmuş periyodik ışınlar gönderirler. Bu yüzden tutarlı bir deniz feneri gibi yanıp sönüyor gibi görünürler. Biliminsanları da bunun böyle gidip gelen bir cisim olduğunu ve uzaylı mesajı olduğunu düşünmüşler zamanında.

Bu aşağıdaki görzel şölen ise Quasar yani quazy stellar object diyorlar. Bunlar genelde merkezlerinde kara delik bulundururlar ve etraflarında kendi yörüngelerini oluştururlar. Etrafındaki maddeleri çok hızlı yemeye çalıştığı için belli bir noktaya kanalize olarak (manyetik alan yine) geri saçarlar. Bu kadar aç gözlülük kara deliğe bile zarar yani. :)

Bunların dışında başka garip nesneler de var tabi fakat sıralaması buraya sığmaz. Bu nesnelerin çoğu biliminsanlarına evrenin nereden geldiği ve nasıl işlediği konusunda fikirler veriyor. Çünkü garip olgular da var evrende. Bazı kara deliklerin 13.7 milyar yılda bile madde yiyerek erişemeyeceği büyüklüklere ulaşmış olması enteresan bir örnek mesela. Yada bötes void isimli bir boşluğun nasıl o kadar boş olduğu bir soru. Veya güneş sisteminde kütlesel olarak hesaplamalar yapıldığında eksik bir gezegenin bulunması da bir merak konusu. :) Ama bilim bu yüzden güzel birşey. Bugünü gözlemleyerek dünü anlıyorsunuz ve geleceğine dair çıkarımlar yapıyorsunuz. Bugün yapılan bazı gözlemlere biraz daha bakalım.

Edwin Hubble

Evrenin genişlediğini kanıtlayıp Einstein 'in genel görecelilik denklemine kozmolojik sabiti eklettiren adam. Sonra bilimciler evrenin kütle çekimine karşı yavaşlamak bir yana hızlanarak büyüdüğünü de keşfediyorlar tabi. Nu da yine basit bir örnek olacak ama evren balon gibi şişiyor. Her gün daha fazla uzay-zaman a sahip oluyoruz yani. Veya bir akvaryumda balık olduğunuzu düşünün su geliyor bir yerden ve daha fazla suyunuz or. Şimdi tekrar insan olduğunuzu düşünün ve her gün daha büyük bir evrene uyandığınızı hayal edin. Bu da yukarıda anlattığım evrenin başlangıcı sorularını getiriyor. Yani bugün genişliyorsa evren eski hali küçücük bir nokta idi çıkarımı (big-bang) yapılıyor. Fakt bu modellerin evrenin bilinmeyen kısmı ve şu anki durumu ile tutarlı olması gerekiyor.

Mesela bu genişlemeyi açıklayan en güncel açıklama kara enerji yani Dark Energy. Burada felaket bir hata yapılmış. Oransal olarak evrende hesaplanan kara enerji gücü yaklaşık 10 üzeri 128 beklenirken gözlemlenen 1 çıkmış. :) Yani model fena halde sapmış. Buradan hareketle az bir kara enerjinin çok büyük bir güce sahip olduğunu görüyoruz. Bu da şu anki en büyük gizemlerden birisidir.

Ayrıca bir de karıştırılan Dark Matter yani kara madde var. Bu da yıldızların galaksi etrafında etrafa saçılmadan kopmadan yörüngede dönebilmelerini açıklıyor. Çünkü galaksilerin sahip olduğu kütle çekiminin bunları bu hızda tutamaması lazım. Bu da başka bir gizem olarak günümüzde kitaplarda bloglarda ve youtube 'da bol bol yer alıyor. Aşağıdaki iki resme bakın. İlki evrendeki muhtemel kara madde haritası.

Bu aşağıdaki de evrendeki bildiğimiz herşey (%4,9), kara madde (%26,8) ve kara enerji (%68,3) oranları. Yani evrende en çok bulunan madde yada enerji bir muamma.

Cosmic Microwave Background

Bu da hayret edilecek birşey. Bunun ilk keşfi biraz kazara oluyor. 2 araştırmacı bir radar yapıyor ve her yerden gelen sinyali keşfediyorlar. Radarın bozuk olduğunu düşünüyorlar fakat sinyal sürekli gelmeye devam ediyor. Tabi yine uzaylılardan şüpheleniliyor ama lakin ki öyle değildir olay. Bu evrende oluşan ilk mikrodalga ışımalar. Evrenin ilk zamanlarında çok fazla madde ve ısı olduğu için atomlar yapılarını koruyamamaktaydı. Yani aşırı yoğun ve sıcak bir çorba gibiydi evren. Bu yüzden aşağıdaki görüntüyü oluşturabilmesi için 380 bin yıl boyunca soğuması gerekecekti:

Gelecek

Pekala, evrenin başlangıcı açıklayacak bir sürü teori mevcut. Evrenin bugünkü durumunda da birçok bilinmeyen ve envai çeşitlilik mevcut. Peki yarın nasıl olacak? Tabi buradaki yarından kasıt astronomik ölçekte yarın yani milyarlarca yada trilyonlarca yıl kadar :D Bildiğimiz bazı olgulara bakalım. Burası eğlenceli.

• Galaksilerde yıldız üretecek madde kalmayacak.
• Evren hızlanarak genişleyeceği için bazı galaksiler ışıktan da hızlı uzaklaşacak. Bu yüzden görünmez olacaklar. Hayır burada bir tezat yok. Işıktan hızlı giden galaksi değil evrenin genişlemesi.
• Yine genişleme yüzünden galaksiler de bir süre sonra dağılacak.
• Hawking Radiation ile kara delikler bile yok olup gidebilir.

Yani gelecek kelime anlamı ile karanlık. Evrenin genişleme hızına bağlı olarak yapılan aşağıda 3 tahmin çıkıyor karşımıza:

• Big Crunch 'a göre evrenin genişlemesi duracak ve tekrar kendi içine çökecek bütün madde çekim kuvveti ile toplanacak. Bu da sıfırdan yeni bir big-bang 'e sebep olabilir diyorlar.
• Big Freeze ise aslında yakıtın bitmesi ve donukluk. Buna göre evren genişleyecek bir noktada duracak. Bu şekilde ortada başı boş dolaşan elektron ve protonlardan başka birşey kalmayacak.
• Big Rip yani büyük yırtılmaya göre evren daha hızlı genişlemeye devam edecek. Bu yüzden atomlara kadar genişleme devam edecek ve uzay-zaman bir çarşaf gibi cart diye yırtılacak. Bunu nasıl olduğunu görmek isterdim. :)

Başta dediğim gibi bu başlıkların hepsi birer araştırma konusu adayı. Evren için geliştirilen modeller hem tutarlı olmak zorunda hemde evrendeki 4 temel gücü açıklamak zorunda. Bu yüzden sonraki yazı muhtemelen başta çekim çekim yasası olmak üzere bu güçler ile ilgili olacak. Çünkü çekim yasası en gıcık konu aslında. Sonraki yazılar evrenle ilgili neden bu kadar çok hipotez olduğunu da açıklamış olacak. Bu yazıdaki bilgi bombardımanı ile hem ilgi çekici birşeyler vermeye çalıştım hem de ön hazırlık yapmış olduk. Bir sonraki evrende veya yazıda görüşmek üzere :)