Gök Bilim Rehberi-3 (Evrenin Oluşumu)

Geceleri uçsuz bucaksız gökyüzüne dalıp baktığımızda yaşadığımız gerçekten sonsuz büyükte geliyor insan. Sayamadığımız kadar yıldız gecelerimizi süslüyor. Peki bu kadar yıldız - ki bunların bir çoğu Güneşimizin binlerce katı büyüklükte- nasıl oluyor da gecelerimizi aydınlatamıyor?
İşte 1800'lü yıllarda Bremenli Wilhelm OLBERS'de aynen bizim gibi düşünmüş ve geceleri gökyüzünün neden karanlık olduğunu sorusunu sormuş kendine.

Gelin hep beraber OLBERS PARADOKSU olarak bilinen bu olayı inceleyelim:

Evrende yıldız kümelerinin homojen olarak dağıldığı ve bir kaynaktan çıkan ışığın şiddetinin, düştüğü yere uzaklığın karesiyle azaldığı bilinmektedir. Ve bir kürenin (evreni küre olarak üç boyutlu düşünürsek)  hacmi de yarıçapının küpü ile arttığı bilinmektedir.
10 ışık yılı evren küresi içinde 100 yıldız vardır. Çapı  ışık yılına çıkardığımızda yıldız sayısı 2'nin küpü=8 ile orantılı artar ve 8*100=800 yıldız olur.Işığın şiddeti ise çapın karesi ile orantılı azalmaktadır.
Dolayısıyla ışığın şiddeti uzaklığın karesi ile azalırken yıldız sayısı uzaklığın küpü ile artmaktadır.
Yani çap 2 katına çıkınca şiddet 4 kat azalmış buna rağmen kaynak sayısı ise 8 kat artmıştır.
O halde bahsi geçen hacim (evren) sonsuz olsaydı gece gökyüzü aydınlık olurdu. Ancak evrenin boyutu sınırlı olduğundan evendeki yıldızlar geceleri gökyüzünü aydınlatmaya yetmez.[1]

Peki sonu olan evren nasıl oluştu?

Olayla alakası olmayan iki bilim adamı Bell şirketinin 1.5 km yukarıya gönderdiği bir meteoroloji uydusundan gelen radyo dalgalarını algılamak için geliştirilen bir anten yapımında görevlendirildiler. Arno Alllan Penzias ve Robert Woodrow Wilson. Aşağıda bu anten görülmektedir.

Boynuza benzeyen bu alet uyduya çevrilmiş ve radyo dalgaları analiz edilmiş. Ancak bir tuhaflık görülmüş. Anten uyduyu takip etmek amaçlı değişik yönlere dönerek arka planla ne olduğu anlaşılmayan bir radyo dalgası keşfedilmiş dahası bu dalgalar her yönde aynı şiddette olduğu gözlenmiş. Her hangi bir etkenden etkilenmeyen bu dalga da neyin nesiydi?[2]

İki bilim insanı ne olduğunu anlayamadıkları bu dalgaları aygıtın doğal yapısından ileri geldiğini öne sürerek konuyu kapatırlar.
Ancak Robert Dick onlarla aynı fikirde değildir. bu dalgaların evrenin oluşumu sırasında açığa çıkan ve yayılan elektromanyetik dalgalar olduğunu söyledi ve tıpkı kendi çalışmasında kuramsal hesapladığı gibi 7,3 cm dalga boylu olduğunu belirtti.
Bu keşif bir bebeğin doğum esnasında ağlama sesinin ilerki yaşlarında izlenmesi ya da duyulması gibi bir şeydi.

Aslında kanal ararken televizyonumuzda gördüğümüz karıncalarda evrenin oluşumundan kalan kalıntı dalgalarının görüntüye dönüşmüş halidir.

Yani evrenin zaman ve mekan açısından sonlu olduğunun ilk deneysel kanıtıydı.
Yani bir başlangıç vardı!

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.

Evrenin bir başlagıcı oladuğunun kanıtlanması bilim insanlarının gözünü gökyüzüne çevirmesine sebep oldu.
Galaksiler ve yıldızlar daha çok izlenir oldu.

Milton Humasan  da bu amaçla Los Angeles'da kurulan teleskobun  kampına malzeme taşımaya gider. Ve yanına taşıma işlerinde kullandığı parçaların ne işer yaradığını da az çok öğrenir. Önce taşıyıcı olarak girdiği kampta elektrik işlerine bakmaya ardından da teleskobun bakımı yapmaya başlar ve en sonunda teleskobun teknisyeni görevi kendisine verilir.
1.Dünya Savaşı'ndan sonra buraya gelen Edwın Hubble ile burada mükemmel bir ikli olurlar ve galaksilerden gelen ışıkları inceleyerek tayflarına bakarlar. Ve bir çok yıldızın da kimyasal bileşimi yine tayflar yardımıyla keşfederler.

Keşiflerinin en önemlisi galaksilerin ışıklarının tayflarında meydana gelen kırmızıya kaymadır.

Burada kısaca Doppler Etkisine değinmemiz gerekir:

Doppler etkisi (veya Doppler kayması), adını ünlü bilim insanı ve matematikçi Christian Andreas Doppler'den almakta olup, kısaca dalga özelliği gösteren herhangi bir fiziksel varlığın frekans ve dalga boyu'nun hareketli (yakınlaşan veya uzaklaşan) bir gözlemci tarafından farklı zaman veya konumlarda farklı algılanması olayıdır. Herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek için fiziksel bir dalga ortamı'na ihtiyaç duyan dalgalar (örn. ses dalgaları veya su dalgaları) için Doppler Etkisi hesaplamaları yapılırken, dalga kaynağı ve gözlemcinin birbirine gore konum, yön ve hızlarının yanında dalganın içinde veya üzerinde hareket ettiği dalga orta yapısı (yoğunluk, hacim, iletkenlik katsayısı, kimyasal özellikleri, vb.) dikkate alınmak zorundadır. Eğer söz konusu dalga herhangi bir A konumundan B konumuna gitmek için fiziksel bir dalga ortamına ihtiyaç duymuyor ise (örn. ışık, radyo dalgaları veya radyasyon), Doppler Etkisi hesaplamalarında sadece dalga kaynağının ve gözlemcinin birbirine göre birim zamandaki konumlarının değerlendirilmesi yeterlidir.

Doppler kayması ve kozmolojik gelişimde yıldız ışımalarının önemli katkıları olmuştur. Yıldızların hızları doppler kayması sayesinde saptanmaktadır. Spektrum Atomların ya da moleküllerin yayınladığı ışınımdır. Bunlar ışınımların çok dar frekans bandı aralıklarıdır. Edwin Hubble doppler kaymasının uygulamasını yapmıştır. Bir çok yıldızın spektrumunu incelemiş. Dünyaya uzaklıkları hakkında yıldızların parlaklıklarını kullanarak tahminde bulunmuş.[3][4]

E. Hubble da doppler etkisinden hareketle galasiklerin ışında kırmıza kayma keşfetmiştir. Buradan çıkan sonuç şudur:

Galaksiler Dünyadan ve birbirilerinden uzaklaşmaktadır.

Evrenin oluşumu ile ilgili en önemli keşif olan bu olay şu soruyu bilim insanlarının aklına getirmiştir.

Madem zamanla galaksikler birbirinden uzaklaşıyorsa, zamanı bir kaset gibi geri sarsak ne olurdu?
Cevap basit evrendeki tüm madde tek noktada toplanırdı.

İşte bu çıkarım bizi evrenimizin oluşumu ile ilgili en çok kabul gören teoriye götürür.

Büyük Patlama!



Penzias ve Wilson'un yaptıkları antenle işittikleri ses işte evrenin bir zamanlar bir öz, bir plazma, bir enerji yumağı olduğu halde iken patlamasıyla ortaya çıkan elektromanyetik dalgaların bir kalıntısıydı.
Yapılan araştırmalara göre  bu ilk patlamanın 13 milyar yıl önce ortaya çıktığı hesaplanmıştır. Ve Albert Einstein'ın formüllerine göre  de evren ya genişlemeye devam edecek, ya da belli süre sonra tekrar büzülmeye başlayacaktır. Bu kurama Big-Bang kuramı denmiştir.[1]


.

Kaynaklar:
1. Evrenin Çocuklar, Demirsoy Ali, sy 28
2.http://tr.wikipedia.org/wiki/Evrenin_geni%C5%9Flemesi
3. Temel fizik cilt 2 PROF. DR. CENGİZ YALÇIN
4. FİZİĞİN TEMELLERİ MEKANİK VE TERMODİNAMİK PROF.DRCENGİZ YALÇIN