KOZMİK ANAFOR
Fizik / Astrofizik Kozmik Anafor Arşivi

Büyük Patlama, Büyük Çöküşle Mi Sonlanacak?

Bu yazıyı yaklaşık 6 dakikada okuyabilirsiniz.

Biraz fizik ve alanlarına ilgi duyan herkes bilir ki Einstein’in Görelilik Kuramı bizlere evrenin bir tekillikten, büyük bir patlama ile başladığını ve büyük bir çöküşle veya bir tekillikte son bulacağını söyler.

Bir kara deliğin içerisine düşen herhangi bir madde tekillikte kaybolur ve dışarıdan algılanacağı tek şey o maddenin kütle çekim etkisi olur. Kuantum etkilerini de hesaba katacak olursak o maddenin kütlesi veya enerjisi sonuçta evrenin geri kalanına eklenebilir. Biz bu yazımızda; “Evren gerçekten bir başlangıca ve bir sona sahip midir?” sorusunu irdeleyeceğiz.

Evrenin genel kabul gören tarihi “Sıcak Büyük Patlama Modeli” olarak bilinmektedir. Bu tip modellerde evren zaman içinde genişledikçe içinde bulunan tüm maddelerin ve ışınımların soğuduğu görülmektedir. -evrenin boyutunun ikiye katlandığında sıcaklığın yarıya düşmesi- Bizim sıcaklık olarak adlandırdığımız aslında parçacıkların ortalama enerjisinin veya hızının bir ölçütüdür.

Parçacıkların hızı ile sıcaklık arasında doğru orantılı bir ilişki bulunmaktadır. Parçacıklar, yüksek sıcaklıklarda o kadar hızlı hareket ederler ki bu sayede birbirlerine çekilmekten kaçabilirler. Fakat soğuduklarında muhtemel sonlarından kaçamazlar ve birbirlerine doğru çekilerek kümelenmeye başlarlar. Sıcaklık öyle etkilidir ki evrende bulunan parçacıkların türleşmesine sebep olur. Eğer yeterli yüksekliğe sahip bir sıcaklık varsa çok çeşitli parçacık/karşıt parçacık çifti oluşabilir. Bu parçacıklardan bazıları karşı parçacıklarına çarptıklarında yok olsalar da üretilmeleri imha edilmelerinden çok daha kısa bir sürede gerçekleşir.

Ancak bunun tersi olarak, daha düşük sıcaklıklarda bazı parçacıklar karşı parçacığına çarptığında yok olacak ve bu kez imha edilmeleri için geçen süre üretilmeleri için geçen süreden daha kısa olacaktır. Büyük patlamayı düşündüğümüzde evrenin o an ki boyutunun sıfır olduğunu ve sıcaklığın sonsuz derece olduğunu bilmeliyiz.

Evren Yavaşça Şekilleniyor

Evren zamanla genişledikçe sıcaklığın azalacağını belirtmiştik. Evrenin sıcaklığının Büyük Patlama anından yalnızca bir saniye sonra on milyar dereceye düşmüş olduğu düşünülmektedir. Bu sıcaklık derecesi, Güneş’in merkezindeki sıcaklığın yaklaşık olarak bin katıdır. Yani 15,6 milyon santigrat derece sıcaklığı, 1000 ile çarptığımızda Büyük Patlamanın bir saniye sonrasının sıcaklığını bulabiliriz.

Devasa bir sıcaklık olduğu konusunda hemfikir olduğumuzu düşünmekteyiz. Bu anda evrende en fazla var olan parçacıkların fotonlar, elektronlar ve nötrinolar ve ek olarak da bir miktar proton ve nötron oldukları düşünülmektedir. Bu an da elektronlar ve karşı elektronların çoğu birbirini yok etmiştir. Bu yok etme sonucunda daha fazla foton üretilmiştir.

Ancak nötrinolar birbirlerini yok etmediler. Bunun sebebi nötrinoların kendileri ve başka parçacıklarla zayıf etkileşim kuruyor olmalarıdır. Eğer nötrinoları rahatça gözlemleyebilseydik erken evrenin modeli için bize yarar sağlayacaktı. Ne yazıktır ki nötrinoların sahip olduğu çok düşük enerjileri sebebi ile gözlemlerimiz oldukça zor biçimde gerçekleşebiliyor. Yapılan son deneyler eğer nötrinoların kendilerine ait kütleleri kesin ölçümlere ulaştırılabilirse, durum değişecektir. Nötrinolar evrenin genişlemesini durdurmaya ve tekrar çökmesine sebep olmaya yetecek kadar kürle çekim etkisine sahip karanlık madde’nin bir biçimi olabilirler.

Atomlar Oluşuyor

Büyük Patlamadan yaklaşık olarak yüz saniye sonra evrenin sıcaklığı bir milyar dereceye kadar düştüğü düşünülmektedir. Bu sıcaklık derecesini en sıcak yıldızların sahip olduğu sıcaklık olarak nitelendirirsek yanlış söylemiş olmayız. Bu sıcaklık derecesinde protonlar ve nötronlar nükleer kuvvetten kaçma yeteneklerini kaybetmişlerdir ve bir proton ile bir nötron içeren döteryum atomlarının çekirdeklerini üretmek için bir araya gelirler.

Daha sonra döteryum çekirdekleri daha fazla proton ve daha fazla nötron ile bir araya gelerek iki nötrona sahip helyum ve eser miktarda da olsa daha ağır elementlerden olan lityum ve berilyumu üretmiştir. Büyük Patlamadan yalnızca birkaç saat sonra helyum ve diğer elementlerin üretimin sonlanmış olduğu düşünülmektedir. Ardından, sonra ki yaklaşık yüz yıl boyunca evren fazla bir şey olmadan genişlemeye devam etmiştir.

Büyük patlamadan günümüze geçen sürecin özeti. (Görseldeki 3000 yıl bölümü 300.000 yıl olacaktı, hata için özür dileriz)

 

Evren bu andan sonra da soğumaya ve genişlemeye devam etmiştir. Fakat bazı bölgelerde genişleme kütle çekim etkisi ile yavaşlatılmıştır. Buna bağlı olarak bu bölgeler tekrar çöktü. Çökme sırasında bu bölgelerin dışındaki maddelerin sahip olduğu kütle çekim etkisi bu bölgeleri hafifçe döndürmeye sebebiyet verdi. Çöken bölgenin boyutu ile dönme hızı arasında ters bir orantı mevcuttur. Çöken bölge küçüldükçe dönme daha da hızlanmıştır Bölge yeterince küçüldüğünde ise daha hızlı dönecek ve bunun sonucunda bugünkü disk şeklinde dönen galaksiler meydana gelecektir.

Peki Ya Büyük Çöküş?

Evrenin nasıl sona ereceğine dair üç olası senaryodan biri olan “Büyük Çöküş Teorisi” Rus bilim insanı Aleksandr Fridman tarafından 1922 yılında ortaya atılmıştır. Evrenin büyük patlamadan itibaren genişlediğini ve hala genişlemekte olduğunu belirtmiştik. Büyük Çöküş Teorisine göre, evrenin genişlemesi zamanla kütle çekimin etkisi ile yavaşlayacak evrenin toplam kütle miktarına göre bir anda duracak ve daha sonra kendi içine çökerek tıpkı başlangıç anında ki tekilliğine geri döneceği düşünülmektedir.

Eğer evrenin genişleme hızı kurtulma hızından daha fazla olmazsa, tüm maddelerin karşılıklı yerçekimsel etkileri sonucunda evren kasılmaya başlayacaktır. Eğer bu daralma aşamasında entropi artmaya devam ederse daralma genişlemenin tersinden çok daha farklı bir şekilde görünür. Bildiğimiz üzere erken evren tek biçimliydi ancak gittikçe büzülen evren için bunu söyleyemeyiz. Büzülen evren gittikçe yıpranacaktır. Sonuçta bütün maddeler kara deliklere dönüşecek ve tüm bu kara delikler birleşecek veya büyük daralma tekilliğine sebep olacaktır.

Daha açık bir şekilde tarif edecek olursak, biliriz ki evrenin genişlemesi ile Büyük Patlama da üretilen enerji arasında bir ilişki mevcuttur. Maddeler diğer cisimlerin yer çekimi etkisiyle Büyük Patlama noktasından uzaklaşarak evrenin genişlemesinin azalmasına sebep olmuştur. Zamanla maksimum genişleme noktasının ötesinde bir şey olmadığında evren Büyük Patlama noktasına dönecek ve yolu tersine çevirecektir.

Ancak günümüzde yapılan uzak süpernova gözlemleri ve kozmik mikrodalga arkaplan ışıması analizleri bize evrenin büyümesinin kütle çekim etkisi ile yavaşlamadığını bunun aksine hızlandığını kanıtlamıştır. Bu hızlanarak genişlemeye sebep olan güce ise karanlık enerji adı verilmiştir. Günümüzde Büyük Çöküş teorisi bahsettiğimiz kanıtlara ters düşmesi sebebi ile geçerliliğini kaybetmiştir diyebiliriz.

Hazırlayan: Sultan Kış

Yararlanılan Kaynak: Stephen W. Hawking/ Zamanın Resimli Kısa Tarihi

Hep Daha Fazla Okumak Gerek