Büyük Patlama’yı, nam-ı diğer Big Bang’i hepimiz biliriz. 13.77 milyar yıl önce “tekillik” adını verdiğimiz bir durumdan günümüzdeki evrenin oluştuğunu öne süren teoriye, Büyük Patlama Teorisi diyoruz. Büyük Patlama bize 90 milyar ışık yılı genişlikteki gözlenebilir evrendeki her şeyin, her atomun, her yıldızın ve galaksinin nasıl oluştuğunu anlatabiliyor.
Ancak Büyük Patlama, evrenin oluşum teorisi olmayabilir. Çünkü bu teori, ne yazık ki kusursuz bir teori değil. Tüm bunlar kafanızı karıştırmış ve “Ne yani Büyük Patlama yalan mıydı?” diye düşünmüş olabilirsiniz. Endişelenmeyin, Büyük Patlama hala elimizdeki en iyi teorilerden bir tanesi. Bu nedenle teoriyi doğru anlayabilmek için Büyük Patlama Teorisi’nin derinlerine inmeliyiz.
Statik Evren Fikri ve Einstein’ın En Büyük Hatası
Yüzyıllar boyunca filozoflar ve bilim insanları evrenin durağan yapıda olduğunu düşünüyordu. Elbette yıldızların ve gezegenlerin gökte hareket ettiğinin farkındaydılar. Ancak evren kocaman bir yer ve büyük ölçekte evrenin statik yapıda olduğu fikri hakimdi.
Bu görüş öylesine kabul görünüyordu ki Einstein bile evrenin statik olduğunu düşüyordu. 1900’lerin başında Einstein, kütle çekiminin yeni formülasyonu olan genel göreliliği tüm evrene uyguladı. Fakat beklemediği bir sonuçla karşılaştı.
Teorisi statik bir evren yerine dinamik, evrilen ve genişleyen bir evren ön görüyordu. Statik evren görüşünde ısrarcı olan Einstein, bu durumu düzeltebilmek için teorisine kozmolojik sabit adını verdiğimiz bir sabit ekledi. Birkaç yıl sonra astronom Edwin Hubble kozmolojiye yön verecek fikirler ortaya attı. Hubble yaptığı gözlemlerle galaksilerin varlığını keşfetmişti. Bize en yakın galaksi ise 2.5 milyon ışık yılı uzaklıktaki Andromeda galaksisiydi.
Daha çarpıcı olaraksa galaksilerin bizden giderek uzaklaştığını keşfetti. Fark edeceğiniz üzere bu bulgular durağan evren fikriyle örtüşmüyor. Astronomlar Hubble’ın bu keşiflerine birçok karşı görüş sundular. Ancak Hubble’ın keşiflerini doğrulayan kanıtların sayısı arttıkça bu görüşler de ortadan kayboldular. Çünkü galaksiler sadece bizden uzaklaşmıyordu.
Tüm galaksiler birbirinden uzaklaşıyor ve daha uzaktaki galaksiler çok daha hızlı uzaklaşıyordu. Yani tıpkı Einstein’ın denklemlerinde ön gördüğü gibi dinamik, evrilen ve genişleyen bir evrende yaşıyorduk. İşte bu yüzden Einstein, yıllar sonra denkleme eklediği kozmolojik sabiti “en büyük hatam” olarak nitelendirecekti. ( Detaylar: Einstein Bile Hata Yapar! Einstein’ın Beş Hatası)
Büyük Patlama Teorisi’nin Ortaya Çıkışı
Edwin Hubble’dan önce Belçikalı bir rahip ve astronom olan Georges Lemaitre, Büyük Patlama Teorisi’ni önermişti. Lemaitre, tüm bu kozmosun bir zamanlar ilkel bir atomdan (primaeval atom) sıkıştırıldığını savunuyordu. Bu ilkel atom daha sonra patlamış ve genişleyerek bugünkü evreni oluşturmuştu.
Fakat Lemaitre, Katolik bir rahipti. Katolik öğretilere dayalı olarak bu teorinin geliştirilmiş olabileceğinden şüphelenen bilim insanları, başta bu fikre sıcak bakmadılar. Ancak Einstein’ın denklemleri ve Hubble’ın gözlemleri Büyük Patlama Teorisi’nin önem kazanmasını sağladı.
Büyük Patlama’nın arkasındaki temel fikir, evrenin geçmişte farklı olduğu ve değiştiğidir. Geçmişte farklı olan evren, gelecekte de farklı olacaktır. ( Detaylara göz atmak isterseniz: Edwin Hubble’ın Hubble Yasası Neden Hubble – Lemaitre Olarak Değişti?)
Evrenin genişlediğini göz önünde bulundurup zamanı geriye sararsak daha küçük bir evrene ulaşırız. Eğer evren geçmişte çok daha küçükse o halde daha yüksek sıcaklıklara ve yoğunluğa sahip olmalıdır. Bu akıl yürütmeyi devam ettirdiğimizde karşımıza sonsuz küçüklükte ancak muazzam sıcaklıkta ve yoğunlukta bir evren çıkar.
İşte evrenin bu durumuna tekillik diyoruz. Tekillik deyip geçmek kolay ama tekillik meselesi Büyük Patlama’nın açıklayamadığı şeylerden birisi. Çünkü bu terimin fizikte pek bir karşılığı yok. Bu nedenle tekillikten başka bir yazımızda uzun uzadıya bahsetmek daha iyi olacaktır.
Evrenin bu bahsettiğimiz küçücük olma durumu evren genişledikten sonra bir radyasyon izi bırakmalıydı. Nitekim öyle de oldu. 1964’te iki radyo mühendisi Arno Penzias ve Robert Wilson, Bell Laboratuvarı’nda yeni bir mikrodalga alıcısını test ediyorlardı.
Fakat sinyallerine bir senedir tuhaf bir arka plan cızırtısı karışıyordu. Daha sonra bu cızırtının kozmosun soğumasından arta kalan radyasyon olduğunu keşfettiler. Bugün biz bu radyasyonu kozmik mikrodalga arka plan ışıması olarak biliyoruz.
Günümüzdeki Modern Evren Anlayışımız Bize Ne Söylüyor?
Günümüzde hiçbir kozmolog ilkel atomlara dayanarak evrenin oluşumunu anlatmıyor. Bunun yerine, erken evreni kaplayan çeşitli kuantum alanlarından bahsediyorlar. Fakat evrenin oluşumu ve evrimi hakkındaki temel nokta aynıdır. Büyük Patlama kozmolojisi evrenin oluşumunu tanımlamaz. Evren oluştuktan sonra neler olduğunu açıklar.
Yarım yüzyıl sonra, Büyük Patlama modeli hala evrenimizi en iyi açıklayan modeldir. Çünkü Büyük Patlama, kozmik mikrodalga arka plan ışıması, evrenin genişlemesi, ışık elementlerinin bolluğu ve galaksiler gibi yapıların oluşumunu gayet başarılı bir şekilde açıklayabilmektedir.
Günümüzde evrenin 13.77 milyar yaşında olduğunu, gözlenebilir evrenin 90 milyar ışık yılı genişliğinde olduğunu biliyoruz. Büyük Patlama sayesinde bunları öğrenebilmiş olsak da kozmosun ilk anlarında neler olduğunu anlamak için bu teori yeterli olmuyor. Yine de elimizde kozmosa dair şu bilgiler var:
- Evrenin oluşumunun ardından neredeyse hemen sonra enflasyon adını verdiğimiz bir olay gerçekleşti. (Kozmik enflasyon teorisi de başlı başına bir yazıyı hak edecek bir konudur. Çünkü Büyük Patlama’nın açıklık getiremediği bazı noktaları açıklayabilmektedir. Enflasyonun Büyük Patlamadan önce gerçekleşmiş olabileceği de düşünülmektedir.) Bu olay daha sonra yıldızlar ve galaksi kümeleri gibi yapıların oluşmasını sağladı.
- İlk 20 dakikadan sonra Büyük Patlama nükleosentezi adını verdiğimiz bir olay gerçekleşmeye başladı. Bu sayede protonlar ve nötronlar oluşmaya başladı.
- 380.000 yıl sonra bu sıcak plazma soğudu ve kozmik mikrodalga arka plan ışıması tüm evrene yayıldı.
- Birkaç yüz milyon yıl sonra yıldızlar ve galaksiler oluşmaya başladı.
- Galaksiler bir araya gelip kümelenerek günümüzde kozmik ağ olarak adlandırdığımız yapıyı oluşturdu.
Büyük Patlama Karanlık Madde ve Karanlık Enerjinin Nereden Geldiğini Açıklayamıyor!
Fakat yazımızın başında da belirttiğimiz gibi evrenin oluşumu hakkında daha fazla şey öğrenmemiz gerekiyor. Evet, teori genel ölçüde doğru ve çalışan bir teori. Yine de kozmologlar bazı ayrıntılara cevap arıyorlar.
Örneğin Büyük Patlama, her galaksinin kütlesinin %80’inini oluşturan soğuk karanlık maddenin neden oluştuğunu açıklayamıyor. Bu durum bilim camiasında λCDM (Cold Dark Matter; soğuk karanlık madde) olarak adlandırılıyor. Bu isimde kullanılan “λ” (lambda) harfi Einstein’in statik evren görüşü nedeniyle denklemine eklediği kozmolojik sabittir.
Mevcut ölçümler evrendeki normal ve karanlık maddenin evrenin %32’sini oluşturduğunu gösteriyor. Geriye kalan %68’lik kısım ise karanlık enerjiden oluşuyor.
1990’ların sonlarında astronomlar evrenin genişleme hızının ne hızla yavaşladığını ölçmek istediler. Fakat kozmos bilim insanlarını şaşırtmayı yine başarmıştı. Çünkü evrenin genişlemesi yavaşlamıyor aksine gittikçe hızlanıyordu. Bilim insanları bu durumun karanlık enerjiden kaynaklanabileceğini düşünüyorlar. Ve Einstein’ın kozmolojik sabiti λ’nın da karanlık enerjiyi karşıladığı düşünülüyor.
Ya Bir Değil İki Büyük Patlama Yaşandıysa?
Karanlık maddenin oluşumunu Büyük Patlama Teorisi ile izah edemediğimizi söylemiştik. İşte bu nokta bazı bilim insanları yeni bir fikir öne sürüyorlar. Karanlık Büyük Patlama adını verdikleri ikinci bir Büyük Patlama yaşanmış olabilir!
Bilim insanlarının verdikleri bu isim elbette tesadüf değil. İsminin karanlık oluşu yaşanan bu ikinci patlama sonucu karanlık maddenin oluşmuş olabileceğini düşünmelerinden ileri geliyor. Peki neden ikinci bir patlama yaşanmış olabileceğini düşünüyorlar dersiniz?
Normal maddenin ve karanlık maddenin farklı zamanlarda oluşmuş olması mümkündür. Çünkü evrenin yapı oluşum çağından önce elimizde karanlık maddenin olduğunu gösteren hiçbir kanıt yok. Bu da akıllara karanlık maddenin sonradan oluşmuş olabileceği ihtimalini getiriyor.
Karanlık madde hakkında kütle çekimi etkilerinden ötürü sadece var olduğunu bilebiliyoruz. Eğer karanlık madde ve normal madde aynı anda oluşmuş olsaydı kütle çekimsel olmayan etkilerin de var olması gerekirdi. Çünkü bildiğimiz Büyük Patlama ancak bu durumda karanlık ve normal maddenin aynı anda var olmasını sağlayabilirdi.
Bilim insanları on yıllardır karanlık maddenin kütle çekimsel olmayan etkilerini bulmaya çalışıyorlar. Fakat henüz böyle bir etki bulamadılar. Eğer kütle çekimi karanlık ve normal madde arasındaki tek kuvvetse bizim bildiğimiz Büyük Patlama’nın karanlık maddeyi üretmesi için hiçbir sebep yoktur.
Bu nedenle bilim insanları tıpkı bildiğimiz Büyük Patlama’nın normal maddeyi üretmesi gibi Karanlık Büyük Patlama’nın da karanlık maddeyi üretmiş olabileceğini düşünüyorlar.
Sonuç Olarak;
Elbette bu teori henüz tam olarak temellendirilmiş değildir. Fakat bilim insanları Karanlık Büyük Patlama Teorisi’ni test edebileceğimizi söylüyorlar. Yeni nesil kütle çekimi dalgası dedektörlerinin bu ikinci büyük patlamanın bıraktığı sinyalleri ölçebileceğini savunuyorlar.
Ancak böyle bir sinyal tespit edilemezse Karanlık Büyük Patlama Teorisi geçerli bir teori olamayacak demektir. Bu da bizi evrenin nihai kökenini ve cevapsız soruları araştırmaya devam etmemiz gerektiğini gösterir. Büyük Patlama tek başına her şeyin nereden geldiğine bir açıklama getiremiyor. Eğer evrenin oluşumunu daha iyi anlamak istiyorsak daha fazla şeye ihtiyacımız var.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- Contrary to Popular Belief, the Big Bang Is Not a Theory of the Creation of Our Universe ; Bağlantı: What Is the Big Bang?: Definition, Evidence, Stages, and More (popularmechanics.com) ; Yayınlanma tarihi: 3 Ocak 2023
- The Big Bang says nothing about the creation of the cosmos ; Bağlantı: The Big Bang says nothing about the creation of the cosmos – Big Think ; Yayınlanma tarihi: 9 Mart 2023
- There May Have Been a Dark Big Bang ; Bağlantı: There May Have Been a Dark Big Bang (popularmechanics.com) ; Yayınlanma tarihi: 27 Şubat 2023
- The Universe May Have Started with a Dark Big Bang ; Bağlantı: The Universe May Have Started with a Dark Big Bang – Universe Today ; Yayınlanma tarihi: 5 Mart 2023
Matematiksel
