Giriş
Yaklaşık 13,8 milyar yıl önce bildiğimiz evren başladı. Büyük Patlama olarak bilinen bu an, uzayın kendisinin hızla genişlemeye başladığı zamandır. Büyük Patlama zamanında, gözlemlenebilir evren (en az 2 trilyon gökada için malzemeler dahil), bir santimetreden daha az bir alana sığar. Şimdi, gözlemlenebilir evren 93 milyar ışıkyılı genişliğinde ve hala genişliyor.
Büyük Patlama hakkında, özellikle ondan önce ne olduğu hakkında (eğer varsa) birçok soru var. Ancak bilim adamları bazı şeyleri biliyorlar. Her şeyin başlangıcıyla ilgili en akıl almaz keşiflerden bazıları için okumaya devam edin.
Evren genişliyor
1929 yılına kadar, evrenin kökenleri tamamen mit ve teoride gizlendi. Ancak o yıl, Edwin Hubble adlı girişimci bir gökbilimci, evren hakkında çok önemli bir şey keşfetti, geçmişini anlamanın yeni yollarını açacak bir şey keşfetti: Her şey genişliyor.
Hubble keşfini, çok uzak galaksilerde görülen daha uzun, kırmızı dalga boylarına doğru kayma olan redshift denilen bir şeyi ölçerek yaptı. (Nesne ne kadar uzaksa, kırmızıya kayma o kadar belirgin olur.) Hubble, kırmızıya kaymanın uzak galaksilerde mesafeyle doğrusal olarak arttığını ve evrenin sabit olmadığını gösterdi. Her yerde, aynı anda genişliyor.
Hubble, NASA'ya göre Hubble Sabiti olarak bilinen bu genişleme oranını hesaplayabildi. Bilim adamlarının geri dönüp evrenin bir zamanlar küçük bir noktaya doldurulduğunu teorize etmesine izin veren bu keşifti. Genişlemesinin ilk anını Büyük Patlama olarak adlandırdılar.
Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu
Mayıs 1964'te Bell Telephone Laboratories'den araştırmacılar Arno Penzias ve Robert Wilson, New Jersey'de yeni bir radyo alıcısı inşa etmek için çalışıyorlardı. Antenleri her zaman, her yerden gelmiş gibi görünen garip bir uğultu almaya devam etti. Ekipmandaki güvercinler olabileceğini düşündüler, ancak yuvaları çıkarmak hiçbir şey yapmadı. Diğer girişimleri de girişimi azaltmadı. Sonunda, gerçek bir şey aldıklarını fark ettiler.
Tespit ettikleri, evrenin ilk ışığıydı: kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu. Bu radyasyon, evrenin nihayetinde fotonların (ışığı oluşturan dalga benzeri parçacıklar) serbestçe dolaşabileceği kadar soğuduğu Big Bang'den yaklaşık 380.000 yıl öncesine dayanıyor. Keşif, Big Bang teorisine ve evrenin ilk anında ışık hızından daha hızlı genişlediği fikrine destek verdi. (Çünkü kozmik arka plan oldukça üniformdur, bu da her şeyin küçük bir noktadan aynı anda düzgün bir şekilde genişlemesini gösterir.)
Gökyüzü haritası
Kozmik mikrodalga arka planının keşfi, evrenin kökenine bir pencere açtı. 1989'da NASA, arka plan radyasyonundaki küçük varyasyonları ölçen Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) adlı bir uydu başlattı. Sonuç, genişleyen evrendeki ilk yoğunluk değişimlerinden bazılarını gösteren NASA'ya göre, evrenin bir "bebek resmi" oldu. Bu minik varyasyonlar muhtemelen bugün evrende gördüğümüz gökadaların kozmik ağı olarak bilinen gökadaların ve boş alanların desenine yol açmıştır.
Doğrudan enflasyon kanıtı
Kozmik mikrodalga arka planı, araştırmacıların enflasyon için "sigara tabancasını" bulmalarını sağladı - Big Bang'de gerçekleşen büyük, ışıktan daha hızlı genişleme. (Einstein'ın özel görelilik kuramı, hiçbir şeyin uzayda ışıktan daha hızlı gitmediğini iddia etse de, bu bir ihlal değildi; uzayın kendisi genişledi.) 2016'da fizikçiler, bazılarında belirli bir kutuplaşma veya yönlülük tespit ettiklerini açıkladılar. kozmik mikrodalga arka plan. Bu polarizasyon "B-modları" olarak bilinir. B-modu polarizasyonu, Big Bang'in yerçekimi dalgalarının ilk doğrudan kanıtıydı. Yerçekimi dalgaları uzaydaki devasa nesneler hızlandığında veya yavaşladığında yaratılır (keşfedilen ilk şey iki kara deliğin çarpışmasından geldi). B modları, erken evrenin genişlemesini doğrudan araştırmak ve belki de onu neyin sürüklediğini bulmak için yeni bir yol sağlar.
Şimdiye kadar ekstra boyut yok
Yerçekimi dalgası keşfinin bir sonucu, bilim adamlarının olağan üçünün ötesinde ek boyutlar aramasına izin vermesiydi. Teorisyenlere göre, yerçekimi dalgaları, eğer bu boyutlar mevcutsa, bilinmeyen boyutlara geçebilmelidir. Ekim 2017'de, bilim adamları iki nötron yıldızının çarpışmasından yerçekimi dalgaları tespit etti. Dalgaların yıldızlardan Dünya'ya gitmesi için geçen süreyi ölçtüler ve herhangi bir ekstra boyutlu sızıntıya dair hiçbir kanıt bulamadılar.
Temmuz 2018'de Journal of Cosmology ve Astroparticle Physics'te yayınlanan sonuçlar, orada başka boyutlar varsa, küçük olduklarını - evrenin 1,6 kilometreden daha küçük alanlarını etkileyeceklerini gösteriyor. Bu, evrenin küçük titreşimli tellerden oluştuğunu ve en az 10 gençlik boyutu öngördüğünü ortaya koyan ip teorisinin hala doğru olabileceği anlamına gelir.
Genişleme hızlanıyor…
Fizikteki en garip keşiflerden biri, evrenin sadece genişlemediği değil, hızlanan bir hızla genişlediği.
Keşif, fizikçilerin özellikle Tip Ia süpernova adı verilen ağır süpernovaları ölçen uzun süredir devam eden birkaç projenin sonuçlarını açıkladığı 1998 yılına dayanıyor. Sonuçlar (araştırmacılar Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt ve Adam G. Reiss bir Nobel Ödülü kazandı 2011), bu süpernovaların en uzaklarından beklenenden daha zayıf bir ışık ortaya çıkardı. Bu zayıf ışık uzayın kendisinin genişlediğini gösterdi: Evrendeki her şey yavaş yavaş diğer her şeyden uzaklaşıyor.
Bilim adamları, bu genişlemenin şöförünü, evrendeki enerjinin yaklaşık% 68'ini oluşturabilecek gizemli bir motor olan “karanlık enerji” olarak adlandırıyor. Bu karanlık enerji, kozmik en kesin haritayı üreten bir araç olan NASA'nın Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) tarafından yapılanlar gibi, şu anda yürütülen evrime uyan gözlemlerin teorilerini yapmak için çok önemli gibi görünüyor. mikrodalga arka plan henüz.
… Beklenenden daha hızlı
Nisan 2019'da yayınlanan Hubble Teleskobu'ndan yeni sonuçlar, genişleyen evrenin bulmacasını derinleştirdi. Uzay teleskopundan yapılan ölçümler, evrenin genişlemesinin önceki gözlemlerden beklenenden% 9 daha hızlı olduğunu göstermektedir. Galaksiler için, NASA'ya göre, Dünya'dan her 3.3 milyon ışıkyılı uzaklıktaki bir saniyede 46 mil daha fazla (saniyede 74 km) daha hızlı hesaplamalara dönüşüyor.
Bu neden evrenin kökenleri için önemlidir? Çünkü fizikçiler bir şeyleri kaçırıyor olmalılar. NASA'ya göre, Büyük Patlama sırasında ve kısa bir süre sonra üç ayrı karanlık enerji "patlaması" olabilir. Bu patlamalar bugün gördüklerimize zemin hazırladı. Birincisi ilk genişlemeyi başlatmış olabilir; bir saniye, evrenin gaz pedalına basılan ağır bir ayak gibi davranarak evrenin daha önce inandığından daha hızlı genişlemesine neden olabilir. Son bir karanlık enerji patlaması, bugün evrenin artan genişlemesini açıklayabilir.
Bunların hiçbiri henüz kanıtlanmadı. Ama bilim adamları bakıyor. Austin McDonald Gözlemevi'ndeki Texas Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, doğrudan karanlık enerjiyi aramak için yeni yükseltilmiş bir araç olan Hobby-Eberly Teleskopunu kullanıyorlar. Hobi-Eberly Teleskobu Karanlık Enerji Deneyi (HETDEX), galaksilerden gelen zayıf ışığı 11 milyar ışıkyılı kadar uzağa ölçüyor ve bu da araştırmacıların zaman içinde evrenin hızlanmasındaki değişiklikleri görmelerini sağlayacak. Ayrıca, Büyük Patlama'dan hemen sonra her şeyi oluşturan yoğun parçacık çorbasında yaratılan 400.000 yıllık evrendeki rahatsızlıkların yankılarını inceleyecekler. Bu da genişleme gizemlerini açığa çıkaracak ve onu sürükleyen karanlık enerjiyi açıklayacaktır.
