Başlangıçta, Evren çok, çok hızlı genişledi.
(Resim: © Flickr / Jamie, CC BY-SA)
Paul Sutter, Ohio Eyalet Üniversitesi'nde astrofizikçi ve COSI bilim merkezinde baş bilim insanıdır. Sutter ayrıca Ask Spaceman ve Space Radio'ya ev sahipliği yapıyor ve dünya çapındaAstroTours'a liderlik ediyor. Sutter bu makaleye Space.com'un Uzman Sesleri: Op-Ed & Insights'a katkıda bulunmuştur.
13.8 milyar yıl önce, gözlemlenebilir tüm evrenimiz bir şeftali büyüklüğündeydi ve bir trilyon derecenin üzerinde bir sıcaklığa sahipti.
Bu oldukça basit ama çok cesur bir ifade ve hafif veya kolay bir ifade değil. Gerçekten de, yüz yıl önce bile düpedüz saçma gelebilirdi, ama buradayız, bunun büyük bir sorun olmadığını söylüyoruz. Ancak bilimdeki her şeyde olduğu gibi, bunun gibi basit ifadeler, hepsi aynı sonuca işaret eden birden fazla bağımsız kanıt çizgisinden oluşan dağlardan inşa edilir - bu durumda, evrenimizin tarih modelimiz olan Big Bang. [Evren: Şimdi 10 Kolay Adımda Büyük Patlama]
Ama dedikleri gibi, benim sözüme güvenme. İşte Big Bang için beş kanıt:
# 1: Gece gökyüzü karanlık
Bir an için hem zaman hem de mekanda mükemmel bir şekilde sonsuz bir evrende yaşadığımızı hayal edin. Işıltılı yıldız koleksiyonları sonsuza kadar her yönde devam eder ve evren her zaman her zaman olmuştur ve olacaktır. Bu, gökyüzüne baktığınız her yerde - sadece rastgele bir yön ve bakışı seçin - orada, bir yerde, belirli bir mesafede bir yıldız bulmak zorunda kalacağınız anlamına gelir. Sonsuz bir evrenin kaçınılmaz sonucu budur.
Ve eğer aynı evren sonsuza dek sürdüyse, o yıldızdan gelen ışık için, kozmostan nispeten yavaş bir c hızında sürünerek göz kürelerinize ulaşmak için bolca zaman vardı. Araya giren herhangi bir tozun varlığı bile, sonsuz büyük bir kozmosa yayılmış sonsuz sayıda yıldızdan biriken ışığı azaltmaz.
Ergo, gökyüzü çok sayıda yıldızın birleşik ışığıyla ışıldamalı. Bunun yerine, çoğunlukla karanlık. Boşluk. Geçersiz. Karanlik. Bilirsin, yer.
Alman fizikçi Heinrich Olbers, bu belirgin paradoksu not eden ilk kişi olmayabilir, ancak adı şu fikre yapıştı: Olbers'in paradoksu olarak biliniyor. Basit çözünürlük? Ya evren sonsuz büyüklükte değildir ya da zaman içinde sonsuz değildir. Ya da belki de değildir.
# 2: Kuasarlar var
Araştırmacılar hassas radyo teleskopları geliştirir geliştirmez, 1950'lerde ve 60'larda gökyüzünde garip bir şekilde yüksek radyo kaynakları fark ettiler. Bilim adamları, önemli astronomik yorgunluk yoluyla bu yarı yıldız radyo kaynaklarının veya "kuasarların" çok uzak ama nadiren parlak, aktif galaksiler olduğunu belirlediler.
Bu tartışma için en önemli şey, bu sonucun "çok uzak" kısmıdır.
Işığın bir yerden başka bir yere gitmesi zaman aldığından, yıldızları ve galaksileri şimdi oldukları gibi görmüyoruz, ancak binlerce, milyonlarca veya milyarlarca yıl önce oldukları gibi görüyoruz. Bu, evrene daha derinlemesine bakmanın da geçmişe daha derin baktığı anlamına gelir. Uzak kozmosta birçok kuasar görüyoruz, yani bu nesneler milyarlarca yıl önce çok yaygındı. Ancak, yerel, güncel mahallemizde neredeyse hiç kuasar yoktur. Ve uzaktaki (yani genç) evrende, çevremizde çok daha fazla görmemiz gereken yeterince yaygındırlar.
Basit sonuç: Evren, geçmişinde bugün olduğundan farklıydı.
# 3: Büyüyor
Genişleyen bir evrende yaşıyoruz. Ortalama olarak, galaksiler diğer tüm galaksilerden uzaklaşıyor. Elbette, Samanyolu'nun birkaç milyar yıl içinde Andromeda ile nasıl çarpışacağı gibi, kalan yerçekimi etkileşimlerinden bazı küçük yerel çarpışmalar meydana gelir. Ancak büyük ölçeklerde, bu basit, genişletici ilişki doğrudur. Gökbilimci Edwin Hubble'ın "galaksilerin" aslında bir şey olduğunu bulduktan hemen sonra, 20. yüzyılın başlarında keşfettiği şey budur. [Samanyolu Gökadasının Andromeda ile Kafa Kafaya Düşmesi: Sanatçı Resimleri]
Genişleyen bir evrende kurallar basittir. Her gökada diğer gökadalardan (neredeyse) uzaklaşmaktadır. Uzak galaksilerden gelen ışık kırmızıya kayacak - serbest bıraktıkları ışığın dalga boyları diğer galaksilerin bakış açısıyla uzayacak ve böylece daha da azalacaktır. Bunun, evrende hızlanan bireysel galaksilerin hareketinden kaynaklandığını düşünmeye cazip gelebilirsiniz, ancak matematik toplanmaz.
Belirli bir galaksi için kırmızıya kayma miktarı, uzaklığıyla ilgilidir. Daha yakın gökadalar belirli miktarda kırmızıya kayma yaşayacaktır. İki kat daha uzak olan bir galaksi, bu kırmızıya kaymanın iki katını alacak. Mesafe dört kat mı? Bu doğru, kırmızıya kaymanın dört katı. Bunu sadece gökadalarla gömmeyle açıklamak için, evrenin tüm galaktik vatandaşlarının bu çok özel kalıpta hareket etmeyi kabul ettikleri gerçekten tuhaf bir komplo olmalı.
Bunun yerine, çok daha basit bir açıklama var: Galaksilerin hareketi, bu galaksiler arasındaki boşluğun gerilmesinden kaynaklanmaktadır.
Dinamik, gelişen bir evrende yaşıyoruz. Geçmişte daha küçüktü ve gelecekte daha büyük olacak.
# 4: Kalıntı Radyasyonu
Hadi oyun oynayalım. Evrenin geçmişte daha küçük olduğunu varsayın. Bu hem daha yoğun hem de daha sıcak olacağı anlamına geliyor, değil mi? Doğru - evrenin tüm içeriği daha küçük bir alanda toplanırdı ve daha yüksek yoğunluklar daha yüksek sıcaklıklar anlamına gelir.
Bir noktada, evren diyelim ki şimdi olduğundan bir milyon kat daha küçük olduğunda, her şey o kadar çok parçalanmış olurdu ki, bir plazma olurdu. Bu durumda, elektronlar nükleer konakçılarından bağlanır ve yüzmeye açıktır, tüm bunlar yoğun, yüksek enerjili radyasyonda yıkanır.
Ancak bu bebek evreni genişledikçe, aniden elektronların çekirdeklerin etrafında rahatça yerleşebileceği ve hidrojen ve helyumun ilk tam atomlarını oluşturabileceği bir noktaya kadar soğuyacaktı. O anda, çılgınca yoğun radyasyon, yeni ince ve şeffaf evrende engelsiz bir şekilde dolaşıyordu. Ve bu evren genişledikçe, tam anlamıyla beyaz-sıcaktan başlayan ışık soğuyacak, soğuyacak, mutlak sıfırın üstünde çıplak bir dereceye kadar soğutulacak ve dalga boylarını mikrodalga aralığına sokacaktı.
Mikrodalga teleskoplarımızı gökyüzüne doğrulttuğumuzda ne görüyoruz? Bizi her yönden çevreleyen ve her yöne neredeyse mükemmel bir şekilde (100.000'de bir parça!) Çevreleyen arka plan radyasyon banyosu. Evrenin bir bebek resmi. Uzun zamandır ölmüş bir kartpostal. Neredeyse evrenin kendisi kadar eski bir zamanın ışığı.
# 5: Temel
Saati kozmik mikrodalga arka planının oluşumundan daha da ileriye itin ve bir noktada işler o kadar yoğundur, o kadar çılgındır ki, protonlar ve nötronlar bile yoktur. Sadece temel parçalarının, kuarkların ve gluonların çorbası. Fakat yine de, evren varlığının ilk birkaç dakikasında genişleyen ve soğudukça, hidrojen ve helyum gibi en hafif çekirdekler toplandı ve oluştu.
Bugünlerde nükleer fizik üzerinde oldukça iyi bir tutuş var ve bu bilgiyi evrenimizdeki en hafif elementlerin göreceli miktarını tahmin etmek için kullanabiliriz. Tahmin: Bu çorba çorbası kabaca dörtte üç hidrojen, dörtte bir helyum ve "ötekinin" saçılmasıyla ortaya çıkmış olmalı.
Daha sonra meydan okuma astronomlara gider ve ne bulurlar? Kabaca dörtte üçü hidrojen, dörtte biri helyum ve daha küçük bir oranda "öteki" den oluşan bir evren. Bingo.
Elbette daha fazla kanıt var. Ama bu kozmosun modern Big Bang resminin başlangıç noktası. Birden fazla bağımsız kanıt çizgisi aynı sonuca işaret ediyor: Evrenimiz yaklaşık 13.8 milyar yaşında ve bir zamanlar şeftali büyüklüğündeydi ve bir trilyon derecenin üzerinde bir sıcaklığa sahipti.
"Galaksiler çarpıştığında ne olur?" Bölümünü dinleyerek daha fazla bilgi edinin. http://www.askaspaceman.com adresinden iTunes ve Web üzerinde bulunan Ask A Spaceman podcast'inde. Mike D., Tripp B., Sedas S., Isla ve Patrick D.'ye bu parçaya yol açan sorular için teşekkürler! #AskASpaceman kullanarak veya Paul @PaulMattSutter ve facebook.com/PaulMattSutter'i takip ederek Twitter'da kendi sorunuzu sorun. Bizi @ Spacedotcom, Facebook ve Google + 'dan takip edin. Space.com'daki orijinal makale.
