Big Bang (Büyük Patlama) Nedir?
Big Bang (Büyük Patlama) Teorisi; evrenin nasıl başladığına dair bir açıklama sunan teorilerden en bilindik olanıdır. En basit haliyle, bu teori evrenin küçük bir tekillik ile başladığını söyler ve sonrasında da bugün bilebildiğimiz kadarıyla 13.8 milyar yıldır da şiştiğini ileri sürer. Çünkü mevcut araç gereçlerle astronomlar evrenin doğum anını tam olarak bilemiyorlar ve Big Bang hakkındaki kavrayışımız; matematiksel teori ve modelleri temel alıyor. Bunun yanı sıra, astronomlar kozmik mikrodalga arka planı olarak bilinen genişleme fenomeninin “ekosunu” duyabiliyorlar. “Big Bang Teorisi” ifadesi, astrofizikçiler arasında on yıllardır oldukça popüler olmasına rağmen, ana akım medyada 2007 yılında aynı isimle Amerika’da yayınlanmaya başlayan ve içlerinde bir astrofizikçinin de bulunduğu birkaç araştırmacının akademik ve ev yaşamını konu alan komedi dizisi ile popüler olmaya başladı.
İlk Saniye ve Işığın Doğumu
Evrenin başlamasından hemen sonraki anda, çevre sıcaklığı yaklaşık 5.5 milyar santigrat derece idi. Kozmoz nötronlar, elektronlar ve protonlar gibi temel parçacıkların geniş bir dizisini içeriyordu. Evren soğudukça bu parçacıklar bozuldular ya da birleştiler. Bu ilkel çorbayı gözlemlemek neredeyse imkansızdır, çünkü ışık bunun içerisine taşınamıyordu. NASA bu durumu şöyle tanımlıyor: Serbest elektronlar; bulutlardaki yağmur damlacıklarından güneş ışığının saçılmasına benzer bir biçimde ışığın (fotonların) saçılmasına sebep olmuş olabilir. Fakat zaman geçtikçe bu serbest elektronlar bir çekirdekle bir araya geldiler ve nötr atomları oluşturdular.
Bu ilk ışık –bazen Big Bang’in “görüntüsü” olarak isimlendirilir– daha uygun bir isim olarak kozmik mikrodalga arka plan (KMA) olarak bilinir ve ilk olarak 1948 yılında Ralph Alpher ve diğer bilim insanları tarafından ileri sürülmüş, fakat neredeyse 20 yıl sonra kazara bulunmuştur. NASA’ya göre; Bell Telephone Laboratories’den Arno Penzias ve Robert Wilson 1965 yılında bir radyo alıcısı yapmaya çalışıyorlardı ve beklenenden çok yüksek sıcaklıkları fark ettiler. Başlangıçta, bu anomaninin güvercinler ve onların dışkılarından kaynaklandığını düşündüler ancak pisliğin temizlenmesi ve anten içerisine yuva yapan güvercinlerin öldürülmesine rağmen anomali durumu düzelmedi.
Öte yandan, Princeton Üniversitesi’nden Robert Dicke öncülüğündeki araştırma ekibi kozmik mikrodalga arka plana dair deliller bulmaya çalışıyordu ve ekip; bunu Penzias ve Wilson’un farkında olmadan bulduğunu fark etti. İki ekip de makalelerini 1965 yılında Astrophysical Journal ‘da yayımladı.
Evrenin Yaşını Belirleme
Kozmik mikrodalga arka planı birçok görevde gözlemlenmişti. Uzay temelli görevlerin en ünlü olanı ise 1990’larda gökyüzünü haritalandıran NASA’nın Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) uydusuydu. BOOMERANG deneyi (Milimetrik Ekstragalaktik Işıma ve Jeofizik Balon Gözlemi), NASA’nın Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ve Avrupa Uzay İstasyonu’nun Planck uydusu gibi diğer birkaç görev de COBE’nin ayak izlerini takip etti. 2013 yılında açıklanan Planck gözlemleri; arka planı benzeri görülmemiş detaylarda haritalandırdı ve evrenin daha önce düşünülenden daha yaşlı olduğunu ortaya çıkardı: Evren 13.7 milyar değil 13.82 milyar yaşındaydı. Haritalar yeni gizemlere de sebebiyet verdi; örneğin, Güney Yarımküre Kuzey Yarımküre’den neden biraz daha fazla kırmızı (sıcak) görünüyor gibi. Big Bang Teorisi; kozmik mikrodalga arka planın nereye bakarsanız bakın çoğunlukla aynı olduğunu söylüyor. Kozmik arka plana dair ölçümler aynı zamanda astronomlara evrenin bileşenlerine dair de deliller sunuyor.
Araştırmacılar kozmosun büyük bir kısmının geleneksel araç-gereçlerle “hissedilemeyen” madde ve enerjiden oluştuğunu düşünüyorlar. Bu gizem de; söz konusu madde ve enerjiye karanlık madde ve karanlık enerji isimlerinin verilmesine sebep oldu. Evrenin yalnızca %5’lik bir kısmı gezegenler, yıldızlar ve galaksiler gibi maddeden oluşmuştur.
Yerçekimi Dalgaları Uyuşmazlığı
Astronomlar evrenin başlangıcını “görebilirken”, aynı zamanda da onun hızlı genişlemesine dair de kanıt arıyorlardı. Teori; evrenin doğumunun hemen sonrasındaki ilk anda evrenimizin ışık hızından daha hızlı bir şekilde şiştiğini söylüyor. Bu arada, bu söylem Albert Einstein’ın hız limiti kuramını ihlal etmez, çünkü Einstein evren içerisindeki maksimum seyahat hızının ışık hızı olduğunu söylemiştir. Einstein’ın bu teorisi evrenin kendi genişlemesine uyarlanamaz.
2014 yılında, astronomlar “B-modlar”ına ilişkin kozmik mikrodalga arka planda delil buldular; evren büyüdükçe bir tür kutuplaşma oluşuyor ve yerçekimi dalgaları meydana çıkıyordu. Ekip, bu delili “Backround Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization- BICEP2” isimli Antartika teleskopunu kullanarak saptadılar. Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics’den araştırmacı John Kovac; gördükleri sinyalin gerçek olduğundan çok emin olduklarını ve gökyüzünde bulunduğunu söylüyor. Fakat Haziran 2014’te aynı ekip; bulgularının görüş alanlarına giren galaktik tozlar tarafından değiştirilmiş olabileceğini söyledi.
İki ekipteki araştırmacılar beraber çalışarak 2015 Ocak ayında; Bicep sinyalinin çoğunlukla (hepsi değil), parlayan bir kitle (en. stardust) olduğunu doğruladı.
Daha Hızlı Şişme, Çoklu Evrenler ve Başlangıç Grafiği
Evren yalnızca genişlemiyor, aynı zamanda hızlı bir biçimde de şişiyor. Bu da şu anlama geliyor; zaman geçtikçe artık kimse Dünya’dan ya da galaksimiz içerisindeki herhangi bir yerden diğer galaksileri saptayamayacak.
Harvard Üniversitesi’nden astronom Avi Loeb şöyle diyor: “Bizden giderek uzaklaşan uzak galaksiler göreceğiz, fakat bu galaksilerin hızları zamanla artacak. Bu yüzden, eğer yeterince beklerseniz, uzak bir galaksinin hızı ışık hızına ulaşacaktır. Bu ne demek peki? Işık artık bu galaksi ile aramızdaki boşluğu kapatamayacak ve galaksi bize göre ışık hızından daha hızlı bir şekilde hareket ederse bu galaksideki muhtemel bir uzaylı ile iletişim kurabilmek mümkün olmayacak ve sinyal akışı gerçekleşmeyecek.”
Bazı fizikçiler ise; bulunduğumuz evrenin birçok evrenden birisi olduğunu ileri sürüyor. Çoklu evrenler modelinde, farklı evrenler birbiriyle yan yana var olabilirler, tıpkı yan yana duran baloncuklar gibi. Teoriye göre; şişmenin ortaya çıkardığı ilk büyük itmede, uzay-zamanın farklı parçaları farklı oranlarda büyür. Bu farklı evrenlerin potansiyel olarak farklı fizik yasaları bulunabilir. Massachusetts Institute of Technology (MIT) ‘den teorik fizikçi Alan Guth 2014 yılındaki bir basın toplantısında:
“Bir çoklu evrene yol açmayan şişmenin modellerini inşa etmek oldukça zordur. Ancak imkansız değildir. Bu yüzden, ben hala yapılması gereken araştırmalar olduğunu düşünüyorum. Fakat şişme modellerinin birçoğu bir çoklu evrene sebep oluyor ve şişmeye dair deliller bizi çoklu evrenler fikrini ciddiye almamız gerektiği noktasına yönlendiriyor” dedi.
Bilebildiğimiz evreni kavramaya çalışırken Big Bang’in evrenin deneyimlediği ilk şişme süreci olmadığı da ihtimal dahilinde. Bazı bilim insanları ise, düzenli döngülerle şişme ve sönme yaşayan bir kozmozda yaşadığımıza ve bizlerin de şu an bu fazlardan birisinde olduğumuza inanıyor.
Kaynak: science.nasa.gov, wmap.gsfc.nasa.gov