Büyük Patlama ve Evrenin Oluşumu

Evrenin oluşumu ve evrimini anlatan, insanlar arasında en kabul gören teori hiç şüphesiz Büyük Patlama (Big Bang) teorisidir. Bu teori evrenin bundan 13,7 milyar yıl kadar zaman önce sıcak ve yoğun halde olan küçük bir nokta halinde olduğunu savunur. Evrenin kütlesi tek noktada sıkışmıştır. Buyuk Patlama sonrasında ise, evren genişlemeye ve soğumaya devam etti. Galaksiler birbirinden uzaklaştı ve uzaklaştıkça hızlarında artma oldu.

Büyük Patlama Teorisinin Dayanak Noktaları

Büyük Patlama teorisinin ortaya çıkmasını sağlayan iki önemli etkenden birincisi, Albert Einstein’ın 1916 yılında geliştirmiş olduğu genel görelilik kuramıdır. Isaac Newton’in yerçekimi kuramı genelleştirilmiş, uzayın ve zamanın bükülmesi şeklinde tanımlanmıştır. Örneğin, ışınların Güneş tarafından bükülmesi durumu bu yolla açıklanabilmektedir.
Büyük Patlama teorisinin dayanak olarak aldığı noktalardan ikincisi ise, kozmolojik prensip ilkesidir. Genel görelilik teorisi üstüne çalışan bilimciler, yeni yerçekimsel bir takım dinamikleri tüm evrene uygulamayı hedeflediler. Bu prensip temel bir varsayımı barındırmaktaydı: Evrenin tamamını görmesek de gözlemleyebildiğimiz kısmı ile belli bir sonuca ulaşabiliriz. Madde, evren içinde homojen ve izotropik olarak dağılım göstermiştir. Bu basit varsayım sonraki bir takım bulgular ile desteklenmeye devam etti. Özellikle Big Bang esnasında çıkan yüksek boyutlardaki sıcaklıktan arta kalan kozmik mikrodalga ışınımının evrenin farklı yerlerinde eşit sıcaklıklarda olması kozmolojik prensip ilkesini desteklemektedir. Bu iki önemli dayanak noktası Büyük Patlama teorisinin temelini oluşturmaktadır.

Evrenin genişlemekte olduğu fikri 1917 yılında çoğu insan tarafından mantıksız bir fikir olarak kabul ediliyordu. Einstein, genel görelilik teorisini statik bir evren modeline uyarlamak için kozmolojik sabit denilen bir sabit ekledi. Genel görelilik teorisini kozmoloji ile birleştirerek evrenin genişlediği sonucunu çıkaran ilk kişi, Rus bilimci Alexander Friedmann’dı. 1927 yılında Belçika’da yaşayan rahip Georges Lemaitre, Friedmann eşitlikleri ve Einstein ile Willem de Sitter’ın konu ile ilgili çalışmalarını kullanarak benzer şekilde bir sonuca vardı.

Gözlemsel Destek:

Gözlemsel kanıt 1929 yılında çeşitli uzay araştırmaları yapan Amerikalı astronom Edwin Hubble’dan geldi. Hubble, yaptığı gözlemler sonrasında, Samanyolu Galaksisi dışındaki diğer galaksilerin bizden uzaklaştığını ve hızlarının da bizle olan mesafeleri ile doğru orantılı olduğunu gözlemledi. Hubble Yasası olarak sonradan geçerlilik kazanan bu yasaya göre, uzak galaksilerden gelen ışıklar içerisinde yakından uzağa doğru olarak spektrumda kırmızıya doğru kaymalar oluyordu. Uzaklaşma hızları da uzaklıkları ile doğru orantılıydı. Hubble, ışık spektrumunda’ki değişmeleri gözlemleyerek kainatın genişlediği fikrini desteklemiştir. Evren her yöne doğru genişlemekteydi ve Einstein sonradan uyguladığı kozmolojik sabit hatalı sonuç veriyordu. Hubble’ın bulmuş olduğu sonuç ise Einstein’in genel görelilik kuramına, evrenin homojen ve izotropik yapıda olduğu fikrini destekler nitelikteydi.

İlk Atom Hipotezi Olarak Büyük Patlama

George Lemaitre’nin 1931 yılında öne sürdüğü ve “ilk atom hipotezi” ismi ile anılan hipotez daha sonraları “Büyük Patlama” teorisi olarak lense edilmiştir. Lemaitre, öne sürmüş olduğu hipotezde, zamanda geriye gidildiğinde tek bir atoma ulaşılacağını belirtmiştir. Büyük Patlama terim olarak ise ilk kez Ingiliz bilim adamı Fred Hoyle’un 1949 yılında BBC Radyosu yayınında yapmış olduğu bir röportaj sırasında, teori ile dalga geçmek için söylendi. Fred Hoyle, Büyük Patlamaya karşı olarak bilinen teori olan sabit evren modellemesinin savunucusuydu. George Gamow, Lemaitre’nin Big Bang teorisini her zaman destekledi ve arkadaşları ile Büyük Patlama çekirdek sentezi düşüncesini ortaya atarak kozmik mikrodalga ardalan ışınımının mevcudiyetine tahmin yürüttüler.

Büyük Patlama Kronolojisi:

*Büyük Patlama’dan hemen önce: Patlamanın öncesinin nasıl olduğu bilinmemektedir. Şu anda kullanımda olan en iyi modelleme “şişen evren modeli”dir. Bu teoriye göre evren Büyük Patlama öncesinde çok yoğun ve kararsız yapıda olan bir enerji türü ile doludur ve Büyük Patlama ile beraber bu enerji, maddenin temel yapısını oluşturan moleküllere dönüşecektir. Ancak hiç kimse uzay ve zamanın ilk defa ne şekilde ortaya çıktığını bilmemektedir.

*Büyük Patlama anı: Maddeyi oluşturan ufak boyutlu parçacıklar meydana gelir. Bu oluşumun ne şekilde olduğu hakkında net fikir yürütülememektedir. Bu parçacıklardan evreni oluşturan madde oluşacaktır. Madde ile enerji aşırı yoğun bir yapıda bulunur, öyle ki molekül büyüklüğündeki bu küçük evren genişleyecektir. Evren bu hali ile 2,5 cm çapındadır.

*İlk üç dakika: Evrendeki bütün hidrojen atomları oluşmuş haldedir. Eğer evrenin sıcaklığı ve yoğunluğu bu düzeyde yüksek kalmayı sürdürseydi, hidrojenin tamamı diğer kimyasal elementlere dönüşecekti. Hidrojen olmadığı için su olmayacaktı ve sonuç olarak yaşam ve canlı ortaya çıkmayacaktı. Evren bu aşamada çok hızlı büyüyerek 500 trilyon km’lik bir çapa ulaştı.

* Büyük Patlamadan 300 bin yıl sonra: Patlamanın 300 binyıl sonrasında evren hızlı bir biçimde genişleme ve soğuma durumunu sürdürse de, hâlâ yanıcı olan sıcaklığını korumaktaydı. Ortamda sadece basit bir takım elementler bulunmaktaydı. Çoğunlukla hidrojen ve helyum elementi vardı. İlk yapı oluşumlarının izleri yavaş yavaş ortaya çıkıyordu. Bu ilk madde gruplarının çekimsel güçleri çevrede bulunan maddeleri de kendine çektikçe büyümeye devam etti. Evrende tespit edilen en eski ışık, bu zamandan kalma ışıktır. Evren genişlemesini sürdürdü ve 750.000 *trilyon km çapına ulaştı.

* Büyük Patlamadan 100 milyon yıl sonra: Evren yeterince soğuduğu için görünür bir ışık yoktu. İlk yıldızlar henüz oluşmamıştılar. Evrene karanlık hakimdi. Evrenin çapı 25 milyon x trilyon km boyutundaydı.
* Büyük Patlamadan bir milyar yıl sonra: İlk milyar yılın öncesinde yavaş yavaş ilk yıldızlar parlamaya başlamıştı. Birçok yıldız yerçekimi kuvveti sayesinde bir araya gelip galaksileri oluşturdu. Genişleme devam etmekteydi, evrenin 100 milyon x trilyon km’lik çapa sahipti.
*Patlamadan 13,7 milyar yıl sonra: Günümüz evreninin ilk şekilleri oluşmaya başlamıştı. Güneş Sistemimiz evrende sadece bir atom boyutunda olsa da genişlemeye devam ediyordu. Evren 1 milyar x trilyon km çapındaydı.

Kaynakça:
Ian O’Neill, “The Universe Is Precisely 1 3.75 Billion Years Old”;
http://news.discovery.com/space/the-universe-is-precisely-1375-
billion-years-old.html
– NASA, “Big Bang Cosmology”; http://map.gsfc.nasa.gov/universe/
bb_theory.html

Yazar: Taner Tunç