Kozmoloji (Evren Bilim), astronomide evrenin kökenini ve evrimini Bing Bang’den itibaren bugüne (geleceği de) kadar inceleyen bir daldır. Nasa’ya göre kozmolojinin tanımı “evrenin özelliklerini büyük ölçekte ve bütünsel olarak inceleyen bilimsel çalışma”dır.
Kozmolojistlerin bulmacası; sicim teorisi, karanlık madde, karanlık enerji ve bir veya daha çoklu evren (bazen paralel evren de denir) olup olmadığıdır.
Astronominin diğer dalları; bireysel nesneler, olgular ya da madde yığınları hakkında çalışırken, kozmoloji tüm evreni doğumdan ölüme, her adımda zengin bir gizemle araştırır.
Kozmoloji ve Astronominin Tarihi
İnsanlığın evreni anlayışı zamanla beraber büyük evrimlere uğradı. Astronominin ilk zamanlarında Dünya yörüngesindeki yıldızlar ve gezegenler ile her şeyin merkezi olarak nitelendirildi.
On altıncı yüzyılda, Polonyalı bilim adamı Nicolaus Copernicus Dünya ve güneş sistemindeki diğer gezegenlerin aslında güneşin yörüngesinde döndüğü bulgusunu önerdi ve bu kozmos anlayışında büyük bir değişim yarattı. On yedinci yüzyılın sonlarına doğru Isaac Newton gezegenlerin arasındaki kuvvetlerin nasıl etkileşimde olduğunu -özellikle yer çekimi kuvvetini- hesapladı.
İlginizi çekebilir: Veba Salgını Sırasında, Newton Yerçekimini Keşfetti
Yirminci yüzyılın başları evrenin genişliğini anlama konusunda daha fazla bilgi getirdi. Albert Einstein Genel Görelilik teorisinde zaman ve mekanın birleşmesini teklif etti. 1900’lerin başlarında bilim adamları Samanyolu’nun tüm evreni mi içerdiğini yoksa sadece yıldız koleksiyonu mu olduğunu tartışıyorlardı. Edwin Hubble gökyüzündeki bulanık bulutsu cismin mesafesini hesaplayarak Samanyolu’nun dışında kaldığını belirledi.
Bizim galaksimizin, muazzam evrenin sadece bir parçası olduğunu kanıtladı. Çalışma alanını Genel Görelilik ile tasarladı. Hubble öteki galaksilerin bizden uzaklaştığını ölçerek evrenin statik olmadığı ama genişlediği sonucuna ulaştı.
Son on yılda kozmolojist Stephan Hawking evrenin başlı başına sonsuz olmadığını kesin büyüklüğe sahip olduğunu belirledi. Ancak kesin bir sınırdan yoksun olması Dünya ile benzer olduğunu gösteriyor. Gezegenin sınırları olmasına rağmen seyahat eden bir kişi hiçbir zaman bitişi bulamayacaktır. Bunun yerine sürekli daireler çizecektir. Hawking ayrıca evrenin sonsuza kadar devam etmeyeceğini, eninde sonunda biteceğini öne sürdü.
İlginizi çekebilir: Kara Deliklerde Bilginin Yok Olması Konusunda Hawking Haklı Mıydı?
Kozmolojik Amaçlar & Göstergeler
Kasım 1989’da Nasa’nın fırlattığı “Cosmic Background Explorer” gökyüzü boyunca radyasyona dair kesin ölçümler yaptı. Bu görev 1993’e kadar sürdü.
Nasa’nın Hubble teleskopu şaşırtıcı fotoğraflar vermesiyle biliniyor olmasına rağmen asıl görevi kozmolojikti. Sefe Değişeni’ne olan mesafeleri daha doğru ölçen Hubble, yıldızların parlaklıkları ve titreşimlerini iyi biçimde tanımladı. Evrenin nasıl genişlediğine dair ölçümleri hassaslaştırdı. Bulunan çıkarımlardan bu yana astronomlar Hubble ile kozmolojik ölçümler yapmaya ve var olanı hassaslaştırmaya devam ettiler.
Hubble sayesinde, “Eğer bir kutuya her yönden kozmolojik sabitten farklı karanlık enerji koyarsanız, bu kutu üç kat daha küçük olacaktır.” Uzay Teleskop Bilim Enstitüsü (Space Telescope Science Institute)‘den kozmolojist Adam Riess bir ifadesinde böyle söyledi: ”Bu bir gelişme ama karanlık enerjinin doğasını tespit etmek için uzun bir yol vardır”.
Nasa’nın Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP)’i 2001’den 2010’a kadar kullanılmış bir uzay aracıydı. WMAP mikrodalga arka planındaki küçük dalgalanmaları haritaladı. Karanlık madde evrenin %24’ünü oluştururken Antik evrenden gelen eski ışıkların ve atomların sadece %4.6’sını oluşturduğunu belirledi.
Journal Science’den kozmolojist Charles Seife: “ Karanlık enerjinin varlığı ve WMAP uydusu , kozmik mikrodalga arka planının en ayrıntılı resmini çektiğinden bu yana evrenin birleşimi hakkında şüphe duyuluyor” dedi. Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Plank uzay görevi 2009’dan 2013’e kadar kozmik mikrodalga arka planında çalışmalar yapmaya devam etti.
ESA an itibariyle bu on yılın sonuna kadar uçacak Euclid görevini geliştiriyor. Euclid karanlık madde hakkında büyük tahminlerde bulunuyor. Karanlık maddenin evrendeki dağılımını ve evrimini izleyen çalışmalar yapılacaktır.
ESA’dan David Parker bir ifadesinde “Görevin kalbinde milyon poundluk fizik sorusu var” dedi.
İlerleyen günlerde daha fazla heyecan verici gelişmeler bizi bekliyor…
Modern Kozmolojik Teoriler
Evrenin mevcut modelleri iki temel varsayıma sahiptir: kozmolojik ilke ve yerçekiminin baskın rolü. Hubble tarafından türetilen kozmolojik ilke, yeterince büyük bir gökada örneği göz önüne alındığında, evrenin uzaydaki tüm konumlardan ve yönlerden aynı göründüğünü savunur. İkinci anlaşma noktası, yerçekiminin evreni şekillendirmede en önemli kuvvet olduğudur.
Einstein’ın yerçekiminin geometrik bir yorumu olan genel görelilik kuramına göre madde, etrafındaki uzayı fiilen bozarak yerçekimi etkileri üretir; uzayın eğriliği, Öklid dışı bir geometri biçimiyle tanımlanır.
Bir dizi kozmolojik teori, hem kozmolojik ilkeyi hem de genel göreliliği tatmin eder. İki ana teori, her bir temel yaklaşımda birçok varyasyon bulunan büyük patlama hipotezi ve kararlı durum hipotezidir.
Kararlı Durum Teorisi
Şu anda yalnızca tarihsel ilgi konusu olan kararlı durum teorisine göre, evren genişliyor, ancak uzayda uzaklaşan galaksilerin bıraktığı tüm noktalarda sürekli olarak yeni madde yaratılıyor. Teori, evrenin her zaman, başlangıcı veya sonu olmaksızın, tekdüze bir oranda genişlediğini ve her zaman genişleyeceğini ve sabit bir yoğunluğu koruyacağını ima eder.
Big bang teorisi
Büyük patlama teorilerine göre, zamanın başlangıcında, evrendeki tüm madde ve enerji, çok yoğun bir halde yoğunlaşmıştı ve bu durumdan “patlayarak” genişleyerek günümüze kadar devam etti. Bu “büyük patlama” 10 ila 20 milyar yıl öncesine tarihleniyor.
Bu ilk durumda, evren çok sıcaktı ve kuarklar, elektronlar, fotonlar ve diğer temel parçacıklardan oluşan bir termal çorba içeriyordu. Sıcaklık hızla düştü, ilk mikrosaniyeden sonra 10 ^(13) derece Kelvin’den üç dakika sonra yaklaşık bir milyar dereceye düştü. Evren soğudukça kuarklar, atom çekirdeğinin yapı taşları olan proton ve nötronlara yoğunlaştı.
Bunlardan bazıları füzyonla helyum çekirdeğine dönüştürüldü; hidrojen ve helyumun nispi bolluğu, teorinin bir testi olarak kullanılır. Milyonlarca yıl sonra, önce çok sıcak bir gaz olan genişleyen evren inceldi ve tek tek galaksilere ve ardından yıldızlara yoğunlaşacak kadar soğudu.
1950’den bu yana birçok muhteşem keşif, soruna yeni bir ışık tuttu. Optik ve radyo astronomi, kuasarların ve radyo galaksilerin keşfinde birbirini tamamladı. Bu cisimlerin bazılarından şu anda bize ulaşan enerjinin, evrenin yaratılışından kısa bir süre sonra yayıldığına inanılıyor.
Büyük patlama teorisi için bir başka kanıt, 1965’te gökyüzünün her yerinden kozmik bir arka plan gürültüsünün alındığının keşfedilmesiydi. Bu arka plan radyasyonu, tüm yönlerde aynı yoğunluk ve frekans dağılımına sahiptir ve herhangi bir ayrı gök cismi ile ilişkili değildir.
Bu radyasyon dolgu alanı, 2.7K (-270°C) siyah cisim sıcaklığına sahiptir ve evrenin genişlemesiyle uzun dalga boylarına uzanan ilkel ateş topunun elektromanyetik kalıntısı olarak yorumlanır. Daha yakın zamanlarda, yapay uydular tarafından tespit edilen uzak gök cisimlerinden gelen radyasyonun analizi, büyük patlama teorisi için ek kanıtlar sağlamıştır.
Modern Kozmolojinin Gelişimi
En eski Ptolemaios öncesi teoriler, dünyanın evrenin merkezi olduğunu varsaydı (bkz. Ptolemaios sistemi). Güneş merkezli veya güneş merkezli teorinin (bkz. Kopernik sistemi) kabul edilmesiyle, güneş sisteminin doğası ve kapsamı anlaşılmaya başlandı.
Muazzam mesafelerle ayrılmış geniş bir yıldız topluluğu olan Samanyolu’na galaksi adı verildi ve merkezinde veya yakınında güneş bulunan tüm evreni oluşturduğu düşünülüyordu.
Amerikalı astronom Harlow Shapley, küresel yıldız kümelerinin dağılımını inceleyerek, galaksinin büyüklüğü ve güneşin içindeki konumu hakkında ilk güvenilir bilgiyi vermeyi başardı. Modern tahminler, merkezden yaklaşık 28.000 ışıkyılı uzaklıkta, diskin kenarına yakın güneş ile yaklaşık 100.000 ışıkyılı çapa sahip olduğunu gösteriyor.
20. yüzyılın ilk yirmi yılı boyunca. gökbilimciler, bulutsu adı verilen gökyüzündeki bazı soluk puslu lekelerin kendi galaksimizde olmadığını, Samanyolu’ndan çok uzaklarda ayrı galaksiler olduğunu fark ettiler. Leyden’den Willem de Sitter, evrenin tek bir noktadan başladığını ve sonsuza dek genişlediğini öne sürdü.
Amerikalı gökbilimciler Edwin Hubble ve ML Humason, uzak gökadaların spektral çizgilerindeki kırmızıya kaymayı (bkz. Hubble yasasına göre, evrenin genişlemesi yaklaşık olarak birörnektir. Herhangi iki galaksi arasındaki mesafe ne kadar büyükse, göreceli ayrılma hızları da o kadar fazladır.
Berke Tosun
