Galaksi 400.000 yaşından küçükken üretilen Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu'ndan (WMAP) yapılan dokuz yıllık gözlemlerden oluşan kozmik mikrodalga arka planındaki sıcaklık farklılıklarının bir görünümü.
(Resim: © NASA)
Paul Sutter, Ohio Eyalet Üniversitesi'nde astrofizikçi ve COSI bilim merkezinde baş bilim insanıdır. Sutter ayrıca "Uzay Adamına Sor", "Uzay Radyosu" na ev sahipliği yapıyor ve dünya çapında AstroTours'u yönetiyor. Sutter bu makaleye Space.com'un Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights'a katkıda bulunmuştur.
Big Bang modeli, içinde yaşadığımız evrenin tarihi için en başarılı açıklamamızdır ve çekirdek çerçevesini tek, T büzülebilir bir cümleyle kapsüllemek gülünç derecede kolaydır: Uzun zaman önce, evrenimiz çok daha küçüktü. Bu basit ifadeden, onlarca yıllık gözlemle doğrulanan büyük ölçülebilir tahminler akar. Evrenin genişleme oranı. Kozmik mikrodalga arka plan. En hafif elementlerin üretimi. Yakın ve uzak galaksiler arasındaki farklar. Kozmolojiyi bir bilim yapan tüm sulu kanıtlar.
Ancak bazı sorunlar var. [Evren: Şimdi 10 Kolay Adımda Büyük Patlama]
"Vanilya" Big Bang modeli, başka herhangi bir ekleme veya değişiklik yapılmadan, tüm gözlemleri açıklayamaz.
(VideoProviderTag | jwplayer | uQ0wgEwg |% 100 | 100%))
Ufuktaki gözler
Muazzam bir ham hacim hacmi görebiliriz. Gözlemlenebilir evrenimizin çapı 90 milyardan fazladır. Ve ne kadar uzağa baksak geçmişe daha derin bakarız. Bizi çevreleyen kozmik mikrodalga arka planı, evren zar zor yeni doğmuş bir bebekken ortaya çıkan artık fosil ışık - sadece 270.000 yaşında, geçmişte 13.8 milyar yıldan fazla.
Bu ışık bize kozmosun uzak mesafelerinden geliyor, o kadar uzak ki şimdi bizim için erişilemez. Ve bu arka plan ışığının farklı bölümleri birbirine erişemez. Fiziğin harika jargonunda, kozmik mikrodalga arka planının bölgeleri nedensel olarak bağlı değildir. Başka bir deyişle, gözlemlenebilir evrenimizin sınırlarının bir kısmının son 13.8 milyar yıl içinde başka bir yığınla iletişim kurması için, ışık hızından daha hızlı sinyaller göndermek zorunda kalacaklardı.
Kozmik mikrodalga arka planı neredeyse mükemmel pürüzsüz olmasaydı, hiç de önemli olmazdı. Bebek evren, bir milyonda bir sıcaklığa aynı sıcaklığa sahipti. Bir alandaki değişikliklerin başkalarını etkilemek için yeterli zamanı olmadığında herkes nasıl bu kadar iyi koordine edildi?
Düz ve dar
Ölçebildiğimiz kadar iyi, evrenimizin geometrisi mükemmel, tamamen, her zamankinden sıkıcı derecede düz görünüyor. Büyük, kozmik ölçeklerde, paralel çizgiler sonsuza kadar paralel kalır, üçgenlerin iç açıları 180 dereceye kadar eklenir, vb. Lisede öğrendiğiniz Öklid geometrisinin tüm kuralları geçerlidir.
Ama yok neden evrenimizin düz olması için. Büyük ölçeklerde istediği eski bir eğriliğe sahip olabilirdi. Bizim kozmosumuz dev, çok boyutlu bir plaj topu ya da at binme eyeri gibi şekillendirilmiş olabilir. Ama hayır, düzleşti. Ve sadece biraz düz değil. Günümüz evreninde yüzde birkaç hassasiyetle eğriliği ölçmememiz için, genç kozmosun milyonda bir kısma düz olması gerekiyordu.
Neden? Eğrilik için olası tüm seçimlerden, neredeyse mükemmel düzlük biraz şüpheli görünmüyor mu? Ve aslında, düzlüğün bir nedeni olduğundan şüpheleniyoruz ve bu sadece zarın şanslı bir rulosu değil.
Sadece bir kutup
Manyetik tekeller teorik hayvanlardır; uzay-zamanının kendisinde sadece manyetik kutuplardan birini sergileyen kırıklar - yalnızlığında dolaşan kuzey veya güney kutuplu bir parçacık hayal edin. (Bildiğimiz kadarıyla, manyetik kuzeye sahip bir nesnenin diğer ucunda da manyetik bir güney olacaktır.) Son derece erken evrenin en iyi modellerine göre (olduğu gibi, yaklaşık 10 ^ -35 saniye yaşındayken, ve hayır, bu bir yazım hatası değil) egzotik süreç, kozmosumuzu bu nasties ile kesinlikle su basmış olmalı.
Bu tekeller o kadar yaygın olmalı ki günlük kozmolojik yaşamlarımızın normal bir parçası olacaklar. Yine de, tek bir tane için kanıt görmedik. Sıfır. Sıfır. Hiç bir tekel canavar karanlık evrenin acı sularında gizleniyor gibi görünmüyor.
Peki nereye gittiler? Tıpkı evrenimiz ilginçleştikçe bolca üretilmeliydi, ama bulunacak hiçbir yer yok.
Sadece büyüt
Bu muammalara en iyi çözüm enflasyon denilen bir süreçtir. Fikir ilk olarak önerildi - ve icat edildi! - fizikçi Alan Guth tarafından 1980'de evreni manyetik tekellerle dolduran aynı egzotik sürecin, kozmosu şaşırtıcı derecede hızlı bir genişleme dönemine gönderebileceğini önerdiğinde.
Sizi - bedeniniz, bağırsaklarınız, beyniniz, iskeletiniz, tüm anlaşmanız - tüm gözlemlenebilir evrenimizin boyutuna kadar balonladıysam düşünün. Ve bunu yapmamın 10 ^ -32 saniyeden daha kısa sürdüğünü düşünün. Bu ciddi bir genişleme ve tam olarak enflasyonla kastettiğimiz. Evrenimiz inanılmaz derecede gençken, Guth önerdi, şişirilmiş böyle devasa ölçeklere göz açıp kapayıncaya kadar
Guth için, tekel problemini çözmenin en temiz yolu buydu. Evreni bu kadar lanetleyerek büyük, tekeller basitçe seyreltilir. Evrenin gözlemlenebilir yaması, tüm shebang'in küçük bir köşesidir ve orada, o kadar çok hacim var ki, bir tekelle karşılaşmayı hiç beklememeliyiz.
Bu enflasyonist dönem, vanilya Big Bang'in diğer iki eksikliğini de çözüyor. Enflasyon öncesi evren, çok daha büyük bir duruma geçmeden önce sıcaklıkları koordine etmek ve eşitlemek için bolca zamana sahipti ve bir kez bağlanan bölgeleri daha fazla temasın dışına fırlattı. Ve böylesine muazzam derecede büyük bir kozmosta, gözlemlenebilir yamamızdaki düz bir geometriyi ölçmekten başka bir şey yapamadık. Tüm evrenin eğriliğinin ne olduğunu kim önemsiyor - o kadar büyük ki bize düz görünecek. Dünya kavisli, ama arka bahçem güzel ve düz, çünkü gezegenimizin yüzeyinden çok daha küçük. Aynı mantığı kozmolojik ölçeklere uygulayın ve siz altınsınız.
Yine de, enflasyonun altında yatan mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır ve yarıya yakışır bir bilimsel teori olarak kabul edilmek için, sadece mevcut gözlemleri açıklamakla kalmaz, aynı zamanda geleceğe yönelik tahminlerde bulunur.
Ve bu başka bir günün hikayesi olacak.
İTunes ve http://www.askaspaceman.com adresinde bulunan Web'de Ask a Spaceman podcast'indeki "Kozmik enflasyona neden ihtiyacımız var? (Bölüm 2)" bölümünü dinleyerek daha fazla bilgi edinebilirsiniz. Massimiliano S., Lorenzo B., @ZachCoty, Pete E., Christian W., @up_raw, Vicki K., Thomas, Banda C., Steve S., Evan W., Andrew P., @ MarkRiepe, @ Luft08, @kazoukis, Gordon M., Jim W., Kozmik Uyanışlar, Floren H., Gabi P., Amanda Z. ve @scaredjackel bu parçaya yol açan sorular için! #AskASpaceman kullanarak veya Paul @PaulMattSutter ve facebook.com/PaulMattSutter'i takip ederek Twitter'da kendi sorunuzu sorun. Bizi Twitter'da @ Spacedotcom ve Facebook'ta takip edin. Space.com'daki orijinal makale.
