Türkçe Bilgi: Evrenin genişlemesi

İçinde bulunduğumuz evrenin sürekli olarak genişlediği gözlenmektedir. Burada bu gözlemle ilgili bazı ipuçları üzerinde durulmaktadır. Klasik mekanik ve evren İngiliz fizikçi Isaac Newton (1643-1727) gravitasyon yasasını geliştirdikten sonra, evrenin değişmezliği konusu tartışılmağa başlanmıştı. Bütün gök cisimleri birbiri üzerinde gravitasyon kuvveti uyguladığına göre, uzun dönemde evrenin küçülmesi kaçınılmaz görünüyordu. Bu sebeple, birçok yeniçağ bilim adamı (bir ölçüde dini görüşlerin de etkisiyle) evrenin kısa süre sonra yok olacağını düşünüyordu. Görecelik yasası Alman kökenli bilim adamı Albert Einstein (1879-1955) genel görecelik yasasını geliştirdikten sonra, aynı sorunu çözmek için denklemlerine kozmolojik sabit adını verdiği bir terim ekledi. Buna göre, bu sabit evrende büyük uzaklıklarda etkiliydi. Bu sabitin aldığı değere bağlı olarak, gravitasyon kuvveti dengelenebiliyor, hatta büyük uzaklıklarda cisimler gravitasyon kuvvetini yenerek, birbirlerinden uzaklaşabiliyorlardı. Ne var ki Einstein sonradan kozmolojik sabit önerisinin bir hata olduğunu söyleyerek, bu öneriden vaz geçti. Hubble ve kırmızıya kayma Amerikalı astronom Vesto Slipher (1875-1969) 1912 yılında galaksilerden gelen ışığın tayfını incelemeğe başladı ve bir çok galaksinin tayfı üzerindeki siyah çizgilerin olmaları gereken yerden kırmızı uca doğru kaydıklarını buldu. Buna kırmızıya kayma olayı denilir.(red shift) Ancak, incelemeyi genişleten ve kırmızıya kaymanın nedenini bulan kişi o dönemin en büyük gözlemevi olan Wilson gözlemevinde çalışan Amerikalı astronom Edwin Hubble (1889-1953) oldu. Hubble'un bilim tarihine geçen yardımcısı ise hiçbir eğitimi olmayan Milton Humason'du. (1891-1972) Hubble tayftaki kırmızıya kaymanın galaksilerin uzaklaşmasının bir sonucu olduğunu buldu. Buna göre, uzaklaşan cisimden gelen elektromanyetik dalganın dalga boyu uzaklaşma süratine bağlı olarak artar. Ama Hubble'ın en büyük başarısı kırmızıya kaymanın (yani uzaklaşma süratinin) uzaklık ile orantılı olduğunu ortaya çıkarmasıdır.Yani, bir galaksi ne kadar uzaksa, o kadar büyük bir süratle uzaklaşmaktadır. Matematiksel yöntemlerle kırmızıya kayma Bir kaynaktan yayınlanan ışığın (daha genel anlamda elektromanyetik enerjinin) dalga boyu Î» ise ve kaynak ta gözlemciye göre hareket halindeyse (radyal hareket) iki dalga boyundan bahsedilebilir. Î»₀ yayınlanan ışığın dalgaboyu Î»_g ise gözlemcinin gördüğü dalga boyudur. (Bu farklılık 19. yüzyılda ses için saptanmıştı.) Buna göre bir z parametresi hesaplanabilir. Çok yüksek süratlerdeki relativistik etkiler bir tarafa bırakılırsa, :

z \approx \frac

Küçük hızlar için, :

z \approx \frac

Burada v radyal hareket yapan galaksinin sürati, c ise ışık hızıdır. ( 300 000 km/s) Şayet z eksi işaretliyse, bu olaya mavi kayma denilir ve bu durum galaksinin yaklaşması anlamına gelir. Ama yerel grup içersindeki rasgele hareketler hariç, bu olaya hiç rastlanmaz. z genellikle artı işaretlidir ve bundan da galaksilerin uzaklaştığı sonucu çıkar. Üstelik bir galaksi ne kadar uzaksa z değeri de o kadar yüksektir. Buradan, bütün galaksilerin sadece Dünya'dan ( ya da Samanyolu'ndan) uzaklaştığı sonucu çıkarılmamalıdır. Samanyolu'nun diğer galaksilerden farklılığı yoktur. Aslında bütün galaksiler (ya da galaksi grupları) birbirlerinden uzaklaşmakta ve böylelikle evren bir bütün halinde genişlemektedir. Genişleme denklemi Hubble'ın genişleme yasası :

v = H\cdot U

Bu denklemde U galaksinin (ışığın yola çıktığı tarihteki) uzaklığı, v ise galaksinin o tarihteki uzaklaşma süratidir. H Hubble sabiti adını alan bir rakamdır. Bu sabitin birimi genellikle km/s/megaparsek cinsinden verilir. (MKS sisteminde boyut olarak 1/s) Hubble galaksilerin hangi süratle uzaklaştığını tayf incelemeleriyle hesaplayabiliyordu. Fakat galaksilerin uzaklıklarını ancak hata toleransı çok yüksek yöntemlerle biliyordu. Bu sebepten başlangıçta H sabiti için 500 gibi çok yüksek bir değer vermişti. Ne var ki, sabitin değeri sonraki yıllarda yapılan gözlemlerle, sürekli olarak değiştirildi. Bu yolda en önemli gözlem 2.Dünya savaşı sırasında yine Wilson gözlemevinde yapıldı. Amerika'ya göç eden Alman astronom Wilhelm Heinrich Walter Baade ( 1893- 1960) savaş sırasında yapılan karartmalardan da yararlanarak, uygun gözlem koşullarında, Andromeda galaksisinin uzaklığını yeniden ölçtü. Gerek Andromeda ve gerekse diğer galaksilerin o zamana kadar bilinenden daha uzak olduklarını buldu ve buna bağlı olarak, Hubble sabitinin sayısal değerini düşürdü. 1990 lı yıllardan sonra başlayan uzay araçlarıyla gözlem döneminde ise, daha özenli ölçümler yapıldı. Bu gün Amarika'da NASA tarafından kabul edilen Hubble sabitinin değeri :

H = 70.8

(Bu değer Hubble adını alan uzay aracıyla ölçülen uzaklıklara göre verilen bir değerdir. Ölçüm hata toleransı Â±4 olarak verilmiştir. Yukardaki sabit doğrudan saniye boyutuyla da verilebilir :

70.8 \frac= \frac\approx 2.3\cdot 10^ s^

Burada 3.26†¢10⁶ megaparsekten (mp) ışık yılına dönüşüm için, 300000 †¢ 86400 †¢ 365 ( a‰ˆ 9.46¹² ) ise ışık yılından kilometreye dönüşüm için kullanılmıştır. Kalıntı ışınım 'ndaki FIRAS cihazı ile ölçülen gürültünün dağılımı. Bu dağılım kara cisim ışımasına uygundur ve 2.7⁰ K kadar bir sıcaklık ifade etmektedir.(En son bulgulara göre 2.725⁰ K)] Hubble yasasından sonra, genellikle evrendeki galaksi gruplarının birbirlerinden uzaklaştıkları kabul edilmeğe başlanmıştı. Kimi bilim insanları galaksi grupları arasındaki uzaklaşmayı sürekli oluşum adını verdikleri bir kuram ile açıklamağa çalışıyorlardı. Aralarında Rus kökenli Amerikalı fizikçi George Gamov'un da (1904-1968) bulunduğu kimi fizikçiler ise evrenin büyük bir patlama ile başladığını ileri sürüyorlardı. (Günümüzde verilen adla büyük patlama (big bang)). Hatta, Gamov 1948 yılında bütün evrenin 5⁰ K civarında bir sıcaklığı olması gerektiğini, bu sıcaklık ölçülebildiği takdirde büyük patlama ve genişleyen evren kuramının kanıtlanabileceğini ileri sürdü. Ne var ki, Gamov'un bu ön görüşünü o dönemdeki teknoloji ile sınama imkanı olmadı. Gamov'un öngörüsünün 1964 yılında tamamen tesadüfi olarak kanıtlandı. Telekominikasyon sistemleri üzerinde çalışan iki Amerikalı mühendis Arno Allan Penzias (1933 - ) ve Robert Woodrow Wilson (1936 - ) gürültü kaynaklarını araştırırken, uzaydan gelen bir gürültü saptadılar. Uzayın her yönünden gelen bu gürültü son derece soğuk, fakat mutlak sıfır derecenin üzerinde bir kara cisimden geliyor gibiydi. Penzias ve Wilson'un bulguları o sırada Gamov'un öngörülerini sınamak için hazırlık yapmakta olan iki fizikçinin Robert Henry Dicke (1916-1997) ve Philips James Edwin Peeble'nin (1935 - ) dikkatini çekti. Gürültü önce Dünya'da, daha sonra da sırf bu iş için geliştirilmiş COBE uzay aracında ölçüldü. Gürültünün ifade ettiği sıcaklık Gamov'un öngörüsünden biraz daha azdır. En son ölçümlere göre, sıcaklık 2.725⁰ K dir.(Celsius skalasında -270.425⁰ C) Bu sıcaklığa kalıntı ışınım (relic radiation ) veya Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması (cosmic microwave bacground radiation) denildi. Buna göre, evren genişledikçe, sıcaklık ta düşmüştür. Zaman geçtikçe, evrenin sıcaklığı daha da düşecektir. Buna karşılık, şayet geriye gidilebilecek olursa, evren daha küçük, ama daha sıcak olacaktır. Gerçi Penzias ve Wilson'un uzmanlık konuları kuramsal fizik değildi. Ama buluşları o kadar heyecen verici oldu ki, bu iki mühendise 1978 yılında Nobel fizik ödülü verildi. Karanlık enerji Normal koşullarda evren genişlese bile, genişleme süratinin zaman içinde, gravitasyon sebebiyle, düşmesi gerekir. Mantıken, gençlik döneminde evren bugünkünden daha hızlı genişlemeliydi. Bu sebepten, büyük uzaklıkları (dolayısıyla eski dönemleri) gözlemleyen bilim insanları o çağlarda evrenin bugünkünden daha hızlı genişlemesi gerektiğini varsaymışlardı. Ancak 1990 lı yıllarda alınan gözlem sonuçları bu varsayımla çelişmektedir. Bu sebepten, evrenin eskiden bugünkünden daha yavaş genişlediği, genişleme süratinin zamanla arttığı öne sürülmektedir. Genişleme süratinin zamanla artması gravitasyon kuvvetinin etkisinden daha yoğun bir etkinin varlığını düşündürmektedir ki, bu etki karanlık enerji adıyla anılmaktadır. Etki Einstein'in (sonradan terkettiği) kozmolojik sabitini andırmaktadır. Ne var ki, bilinen fizik yasalarıyla açıklanamayan bu etkinin varlığını ortaya koyan gözlem sonuçları henüz çok yetersizdir. (Bu kadar büyük uzaklıklarda, uzaklık ölçme yöntemi 1a tipi süpernovaların görünür ışıltılarıdır.) Bu yönüyle, karanlık enerji günümüzde bir fiziki gerçek olmaktan çok, bir tartışma konusu gibi görünmektedir. Ayrıca bakınız *Fraunhofer çizgileri *Hubble Sabiti *Büyük Patlama *Kozmik mikrodalga arkaplan ışıması Dış bağlantı * "Hubble sabiti üzerinde NASA kaynaklı bir makale * radyasyon hakkında kamuya yönelik University of British Colombia kaynaklı bir not"

Kaynaklar

Vikipedi

Evrenin Genişlemesi

Kaynaklar

Evrenin nihai kaderi

Yottabayt

Evren

Gözlemlenebilir evren

Büyük Patlama

Evrensel ilke

Astrofizik

Büyük Çöküş

Evrenin Genişlemesi

Evrenin Genişlemesi Hakkında Detaylı Bilgi

Kaynaklar

Görüşler ve Yorumlar

Okuma Önerileri

Evrenin nihai kaderi

Yottabayt

Evren

Gözlemlenebilir evren

Büyük Patlama

Evrensel ilke

Astrofizik

Büyük Çöküş