Kozmozun hikayesi, 1900'lerin başında evrenin genişlediğinin keşfi ile başlıyor.
Tüm galaksiler ve gök cisimleri birbirinden uçarcasına uzaklaşıyorsa eğer, bir zamanlar birbirine çok yakın olmalılar öngörüsünden hareketle, zamanda geriye giderek başlangıç anına ulaşıldı. Ona Büyük Patlama denildi.
Çoğu fizikçi evrenin bu hikaye ile başladığında hemfikir.
Büyük Patlama'nın baskın görüşüne göre yaklaşık 13.8 milyar yıl önce, evrenin doğum anında sonsuz derecede küçük bir noktadan muazzam miktarda enerji çıkışı oldu. Hemen daha ilk saniye içinde süper sıcak bir ateş topuna dönüşerek inanılmaz derecede büyük bir hızla genişledi ve bugünkü boyutlarına ulaştı.
Bugün bu boyutları tam olarak bilmiyoruz.
Evrenin yaşının 13.8 milyar yıl olduğu ve ışıktan daha yüksek hızlara ulaşılamayacağı fikrinden yola çıkarak, gözlemlenebilir evrenin yarıçapının 13.8 milyar ışık yılına eşit olduğu yaygın bir yanılgıdır. Gerçek evrende, uzay zamanın genişlemesi de dikkate alındığında gözlemlenebilir evrenin 93 milyar ışık yılı bir çapa sahip olduğu belirtiliyor.
Peki, evrenin şeklini yani geometrisini biliyor muyuz?
Evrenin geometrisi
Einstein'ın Genel Görelilik Kuramı, uzay-zamanı evrenin dokusu olarak tanımlar. Buna göre evrenin bu dokusu esnek ve düzgündür. Bu esnek dokuya sahip evrenin üç farklı geometriye sahip olabileceği öngörülüyor.
Masa yüzeyi kadar düz yani yassı olabilir. Bir balonun yüzeyi gibi içe doğru eğri ya da dışa doğru kıvrık olabilir.
Peki, hangisi?
Geometriyi test etmenin bir yolu, yüzey üzerinde bir üçgen oluşturmak üzere üç nokta alıp iç açılarının toplamının tam olarak 180 derece olup olmadığına bakmak olduğunu biliyoruz.
Düz yani masa yüzeyi gibi yassı bir yüzeyde bir üçgenin iç açıların toplamı 180 derecedir.
Eğer Büyük Patlama modelinde öngörüldüğü gibi yüzey bir balon gibi içe eğimli ise evrenin şekli büyük ölçekte eliptik görünecektir. Bu durumda dış yüzey üzerinde alınacak üç noktadan oluşacak üçgenin üç açısının toplamı 180 dereceden büyüktür.
Eğer evrenin yüzeyi, bir at eğeri gibi dışa doğru kıvrılan bir yüzeyse ve yüzey üzerinde bir üçgen çizerseniz, açılarının toplamı 180 dereceden küçük olacaktır. Böyle bir evrenin şekli hiperboliktir.
Evrenin geometrisini anlamak için yukarıda belirtilen yolu izleyerek evrenin bu üç şekilden hangisine sahip olduğunu bulmak mümkün olacak, ama nasıl?
Büyük Patlama'dan geriye kalan kozmik mikrodalga arka plan ışımasını ölçmek için uzaya yollanmış bir uydu olan Wilkinson Mikrodalga Antizotropi Radarının (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe-WMAP) verilerinden elde edilen harita üzerinde oluşturulan üçgenlerin analizinden gökbilimciler görünür evrenin büyük ölçekte yassı olduğunu gösterdiler.
Peki nasıl oldu da evren düz bir şekle sahip oluyor?
Şişme kozmolojisi
Büyük Patlama modelini referans alırsak evrenin şeklinin düz olması akla yatkın görünmüyor.
Hemen akla evren modelimizdeki şişme evresi geliyor.
Enflasyon yani şişme kozmolojisi, 1980'lerde Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde Alan Guth tarafından ortaya atıldı ve Stanford Üniversitesi'nden fizikçi Andrei Linde tarafından geliştirildi.
Buradaki temel fikir, Büyük Patlama'nın üzerinden bir saniye bile geçmeden kuantum ölçeğindeki uzay baloncuğu olağanüstü büyük bir hızla genişlemiş, daha sonra yavaşlayarak evrenin soğuması ile birlikte günümüz evreni şekillenmişti.
Buna şişme kozmolojisi, diğer adıyla "enflasyon evresi" deniyor.
Bu tuhaf enflasyon öngörüsü evrimsel süreçle oldukça uyumluydu. Özellikle, Büyük Patlama'dan arta kalan kozmik mikrodalga arka plan ışıması (Cosmic Microwave Background Radiation- CMB), evrende madde ve enerji dağılımının mükemmel bir şekilde düzgün olduğunu gösteriyordu.
Bilim insanları evrendeki bu düzgün dağılımın evrenin başlangıcında çok hızlı bir şekilde genişlemiş olması ile açıklıyorlar; bu hızlı genişleme için de çok şiddetli ve çok miktarda bir enerji çıkışı olması gerekiyor.
Dolayısıyla bir noktadan çok şiddetli ve çok miktarda bir enerji çıkışı evrenin düz yani yassı geometrisini açıklayabiliyor. Öte yandan düz evren geometrisi de bir anlamda kozmik şişme olarak adlandırılan Büyük Patlama sonrası çok kısa süreli enflasyon evresinin bir kanıtı niteliğinde.
Ayrıca yapılan hesaplar madde ve enerji yoğunluğunun denge içinde olduğunu gösterdi. Bu yalnızca düz bir evrende olabilirdi. Evren içe ya da dışa kıvrılmış olsaydı, bu dengelenme olmazdı.
Enflasyon öngörüsü kozmozun nasıl hiçlikten geldiğini anlamak ve evrenin temel geometrisini belirlemek açısından önemli bir parametre.
Evreni bekleyen olası son
Evrenin şekli onun olası sonunu da öngörebilme olanağı veriyor.
Eğer evrenin şekli bir balonun yüzeyi gibi içe eğri ise karanlık enerjinin az olduğu düşünülüyor. Bu durumda kütlesel çekim nihayetinde evrenin genişlemesini durduracak ve çekim kuvvetinin etkisiyle galaksiler kara deliklere doğru çekilecek ve en sonunda büyük çökme yani“ Big Crunch “ oluşacak. Bu Büyük patlamanın tam tersidir.
Eğer evrenin şekli dışa bükülü hiperbolik bir yapıda ise evren sonsuza kadar genişleyebilir ve kütleçekim bu etkiyi engelleyemez. Hatta genişleme ivmelenerek sürer, evrenin sonu büyük yırtılma (Big Rip) ile sonlanır.
Şimdi biliyoruz ki evrenin geometrisi yassıdır. Hem hesaplar hem de gözlemler bu doğrultuda.
Bu koşullarda karalık enerji ile beraber evrenin genişlemesi devam eder, galaksiler birbirinden uzaklaşır, yıldızlar enerjisini tüketir evren karanlığa gömülür. Böyle bir durumda evrenin kaderi, ısı ölümü olarak bilinen Büyük Donma ( Big Freeze ) ile son bulur.
Peki ya sonra?
Doğası gereği akıl, her zaman bilgimizin ve hayal gücümüzün sınırlarını zorlamaya devam edecek.
Seçeneğimiz yok, biz de merak duygumuzun peşinde gerçeği aramaya devam edeceğiz!
Kaynakça
