11 Nisan 2021

Modern çağın zaman makineleri

Eğer evrenin doğum anına yakın ilk ışığı yakalayabilirsek, evrenin başlangıcını da görmemiz mümkün olacak

Teleskoplar, özünde birer zaman makinesi. Biz gelişmiş teleskoplarımızla uzaya baktığımızda aslında evrenin geçmişine bakıyor oluyoruz.

Güneş'e baktığımızda gözümüze ulaşan ışın, Güneş'i 8.4 dakika önce terk etmiş bulunuyor. Yani biz her baktığımızda Güneş'in 8.4 dakika öncesini görmekteyiz.

Güneş'i terk eden ışınlar 8 saat sonra uzak gezegen Neptün'e, 18 saat sonra uzayın derinliklerine yayılırken 1500 yıl sonra "at başlı nebula"ya ulaşıyorlar. Bu hesapla Atbaşı Nebula'dan bizim Güneş sistemimize bakan birisi, bizim 1500 yıl önceki halimizi görüyor olacak. Daha da uzaklara baktığımızda gözümüze ulaşan ışın bize en yakın galaksi olan Andromeda'dan 2.5 milyon yıl önce ve çok daha ötede bir galaksiden ise bir milyar yıl önce yola çıkmış olmalı.

Teleskop, bilim tarihindeki yerini Galilei ile birlikte aldı. 1600'lü yılların başında kendi yaptığı basit bir teleskop ile Galilei, Güneş Sistemi içindeki gezegenleri ve onların uydularını görebilmişti. Daha sonra 1900'lerde, Amerikalı astronom Edvin Hubble'ın gelişmiş teleskobu ile yaptığı keşiflerle kendimizi bir galaksiler havuzunda bulduk.

Şimdi bizler, çok daha gelişmiş teleskoplarla uzayın derinliklerine bakıyoruz. Çok uzak galaksilerin bize ulaşan cılız ışığı evrenin başlangıcına doğru bakabilmemizi sağlıyor ve bizler bu ışığı izleyerek evrenin geçmişini arıyoruz.

Bu anlamda teleskoplar bir zaman makinesi. Eğer evrenin doğum anına yakın ilk ışığı yakalayabilirsek, evrenin başlangıcını da görmemiz mümkün olacak.

Bu nedenle bilim insanları evrenin derin tarihine bakmak için yeni nesil teleskoplar geliştirme çabası içindeler.

CMB (Cosmic Microwave Background)

Amerikalı astronomlar Arno Allan Penzias ve Robert Woodrow Wilson, 1964 yılında uzaydan gelen bazı tuhaf sinyaller tespit ettiklerinde bu sinyallerin bizi evrenin başlangıcına çok yaklaştırabileceğini hiç beklemiyorlardı.

Bunlar, büyük patlamadan arta kalan ve mikrodalga formunda günümüze ulaşmış bulunan kozmik fosil radyasyon kalıntılarıydılar.

Bu ışıma, Büyük Patlama'dan 380 bin yıl sonrasına aitti ve "kozmik mikrodalga arka plan ışıması" (Cosmic Microwave Background-CMB) olarak tanımlandı.

Ancak bu ışımanın kaynağı daha öncesini görmemizi engelleyen bir tür bariyer gibiydi. Ve buradan başlangıca kadar olan evre tümüyle belirsizdi.


Büyük Patlama Kuramına göre evren modeli

Bilim insanları eldeki verileri kullanarak evreni bilgisayar yardımıyla modellemeye yöneldiler. Bu amaçla10 bin bilgisayar kapasitesinde bir sisteme evrene hakim olan fizik kuralları yüklendi; gözlemler sonucu elde edilen bulgular ve görüntülenen verilerin yüklenmesi ile bir evren modeli oluşturmaya çalışarak başlangıca ulaşmayı amaçladılar.

Ancak ciddi bir problem vardı: Model için görünür evren bilgileri yetersizdi; çok daha fazla kütle olması gerekiyordu. Sanki bizden kendini gizleyebilen bir başka evren daha vardı ve dahası zamanın başlangıcından beri de bu yapı hep var olmalıydı. Bilim insanları görünür evrendeki kütlenin 6 katı daha madde eklediklerinde model çalıştı ve görünür evren modeline yaklaşılabildi.

Evrenin büyük kısmını oluşturan ve görünür olmayan, karanlık madde dediğimiz şey her ne ise bildiğimiz normal maddeden farklıydı.

Şimdi bilim insanları gerçek dünyada karanlık maddeyi arıyor ve bunun için görünmeyeni görecek bir uzay teleskopu yapmaya çalışıyorlar.

İlk uzay teleskopu: HUT

Uzay teleskopu yapma fikri 1920'li yıllardan bu yana düşünülür olmasına karşın gerçekleşmesi oldukça çok zaman aldı. Bilim insanları teleskobun uzaya taşınması ile Dünya atmosferindeki toz ve parçacıkların oluşturduğu bulanıklık ve görüntü kirliliğinden kurtulmayı amaçladılar.

İlk ve en büyük uzay teleskobu olan Hubble Uzay Teleskobu (HUT), Amerikan Havacılık ve Uzay Dairesi (NASA) ile Avrupa Uzay Ajansı (ESA)'nın ortak ürünü olup adını modern zamanın en büyük astronomu Edwin Hubble'dan alıyor. Nisan 1990'da Uzay Mekiği Discovery tarafından uzaya taşınan teleskop Dünya etrafındaki yörüngesine yerleştirilmiş ve bakım-onarımı da astronotlar tarafından uzayda yapılacak şekilde tasarlanmış.


Hubble ultra derin alan fotoğrafı

HUT, bize görünür evren ile ilgili değer biçilemeyen fotoğraflar ve bilgiler sağladı. HUT tarafından çekilen ve bugüne kadar görünür ışık ile en uzak mesafeden alınmış detaylı ve net görüntüler içeren "Hubble ultra derin alan" olarak adlandırılan fotoğraf, kozmoloji tarihinde çığır açıcı bir kırılma noktası olarak kabul görüyor.

James Webb Uzay Teleskopu (JWUT)

Şimdi bilim insanları, bizden gizlenen ve görünenin altı kat fazlası olan karanlık yapı ile ilgili bilgiler peşindeler.

Bu amaçla 31 Ekim 2021'de uzaya gönderilmesi planlanan ve HUT'un ardılı olarak tanıtılan James Webb Uzay Teleskobu (JWUT), kızıl ötesi gözlem yapma donanımına sahip olup Dünya'dan 1.6 milyon kilometre uzakta Güneş'in etrafındaki yörüngesinde dönecek.


James Webb teleskobu

Dev James Webb teleskobu bilim insanları için çok heyecan verici bir sistem; onunla erken dönem galaksilerinin görüntülenmesi amaçlanıyor. Evrende parlayan ve bizden hızla uzaklaşmakta olan ilk yıldızların kızıla kayan ışıltısını yakalamak üzere son derece gelişmiş teknolojik donanım ve devasa bir aynadan oluşuyor. Temel amacı milyarlarca galaksiden dağılan ışığın izlerini sürerek karanlık maddeyi bulmak.

Eğer başarırsa, karanlık maddenin evrende nasıl dağıldığını görebileceğiz.

Modele göre, karanlık madde daha galaksiler oluşmadan evrende kozmik bir ağ oluşturmuştu, gazlar bu ağlarda birikti ve evren bugünkü şekline karanlık madde ile geldi. Galaksilerin bu karanlık ağ üzerinde çok özel yerlerde konumlanmış oldukları düşünülüyor.

Artık biliyoruz, karanlık madde evrenimizin çok özel bir bileşeni ve o olmadan evren olmazdı.

Gözlemlere dayalı hesaplar bize görünür evrenimizin neredeyse altı katı büyük ve bizden kendisini gizleyen olağanüstü bir yapı daha olduğunu söylüyor. Daha fazlasını ise JWUT'dan öğreneceğiz. HUT'dan sonra o bizim evrendeki gözümüz olacak ve onunla evrenin en uzak noktalarına, belki de Büyük Patlama anına ulaşabileceğiz.

Ne demiştik; uzağa bakmak, geçmişe bakıyor olmak demek!


Kaynakça


Prof. Dr. Güneç Kıyak; İstanbul Üniversitesi fizik lisans ve İstanbul Teknik Üniversitesi Nükleer Enerji Enstitüsü yüksek lisans mezunu. Çalışma hayatına Türkiye Atom Enerjisi Kurumu- Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi'nde başladı. Burada reaktör radyasyon güvenliği sorumlusu olarak görev yaptı. Doktora sonrası Uluslararası Atom Enerjisi Kurumu (IAEA) bursu ile Almanya-GSF'de nükleer santraller, çevre analizleri ve radyasyon dozimetrisi alanında çalıştı. Yurda dönüşte nükleer tekniklerle jeolojik oluşumların ve arkeolojik  malzemelerin yaşlarını belirlemek üzere arkeometri araştırma laboratuvarını kurdu.

Araştırma alanı dahil çok sayıda bilimsel yayına sahip olup modern fizik konularında ve bilim sosyolojisi alanında lisans ve yüksek lisans dersleri verdi. 1996 yılında kurulan IŞIK Üniversitesi'nin kuruluş çalışmalarına katıldı. Çeşitli kademelerde akademik ve idari görevlerde bulundu.

2010-2015 yılları arasında Işık Üniversitesi Rektörlüğü yaptı. Ardından 2015-2017 yılları arasında FMV IŞIK Okulları CEO'su olarak görev aldı. Prof. Kıyak evli ve iki çocuk sahibidir.

Yazarın Diğer Yazıları

İnsanın uzaya çıkışının 60. yılı ve "Space Doggity" Laika

Gagarin'in ölümü sarsıcı oldu ama zihinlerde Laika vardı. Biliyorlardı ki Laika'nın yolcusu olduğu Sputnik 2 geri dönmemek üzere tasarlanmıştı. Ve dönmedi de

İnsan adıyla yaşar: Özgen Berkol Doğan

Baba Nevzat Doğan ve anne Ferhan Doğan, evlatlarının anısını yaşatmak adına bir kitaplık oluşturuyorlar. Bu oluşum sonraları büyüyerek bir kütüphaneye dönüşüyor. Evlatlarını yaşatmak için bundan daha özel bir şey yapılabilir miydi?

Çoklu evrenler ve Everett yorumu

Beynimizin çalışma biçimini oluşturan klasik algoritma, Kuantum Kuramı'nı anlamamızın önünde ciddi bir engel oluşturuyor. Öte yandan bu kuramın kaynağının da insan aklı olduğunu unutmayalım...