Evren 13,8 Milyar Yaşında. Peki Bunu Nasıl Biliyoruz?

0
3009
Çeşitli galaksilerin uzaklığını ve evren genişledikçe bunların birbirinden ne hızla uzaklaştığını ölçmek, evrenin yaşını tahmin etmenin yollarından biri. NASA, ESA, F. Summers, Z. Levay, L. Frattare, B. Mobasher, A. Koekemoer ve HUDF Takımı (STScI)

Binlerce yıl sonra, artık daha tutarlı yaş tahminleri elde ediyoruz.

Arama motorları, insanlığın en derin düşünürlerinden pek çoğunun yakasını uzun süredir bırakmayan bir gerçeği milisaniyeler içerisinde size sunabiliyor: Evrenin yaklaşık 14 milyar yıl yaşında olduğunu. Kesin konuşmak gerekirse; birkaç on milyon yıllık hata payıyla 13,77 milyar yıl… Üstelik pek çok evrenbilimci, bu rakamdan gün geçtikçe daha fazla emin oluyor. Şili’deki Atakama Evrenbilim Teleskobu’nda (ACT) çalışan araştırmacılar, Aralık ayının sonlarında en yeni tahminlerini yayımlamışlardı. Araştırmacıların ulaştığı bu cevap, Avrupa’nın 2009 ile 2013 yılları arasında benzer gözlemler yapmış bir uydusu olan Planck görevinin tahminleriyle de uyuşuyor.

ACT ve Planck’ın yaptığı bu hassas gözlemlerden önce insanlar, bin yıldan uzun süre boyunca gökyüzünü izlemiş ve her şeyin nereden gelmiş olabileceğine kafa yormuştu. Ömürleri bir asırdan kısa olan primatlar, gezegenleri var olmadan çok uzun zaman önce meydana gelmiş olayları (ve hatta gezegenlerini oluşturan atomları) bir şekilde anlamayı başarmıştı. İşte, insanlığın evrenin yaşını nasıl çözdüğünü anlatan kısa bir özet.

Eski çağlar: Kainatın başlangıcı

Her kültürün bir yaradılış efsanesi var. Örneğin Babilliler, cennetlerin ve Dünya’nın ölü bir tanrının cesedinden çıktığına inanmış. Fakat var oluşun ne zaman var olmaya başladığı, çok az inanç sisteminde belirtilmiş (evrenin her 4,3 milyar yılda bir yeniden kurulduğunu öğreten Hinduizm, bu konuda bir istisna. Aslında Dünya’nın gerçek yaşından pek de uzak değilmiş).

En çok tutulan fikir (en azından batıda) Yunan filozoflardan gelmiş ve esasında bilimsel bir geri adım niteliğindeymiş. MÖ dördüncü ve üçüncü yüzyıllarda Plato, Aristo ile diğer düşünürler, gezegenlerin ve yıldızların ebediyen dönen göksel kürelerde durduğu fikrine kapılmışlar. Sonraki bin yıl civarında, evrenin bir yaşı olabileceğini çok az kişi düşünmüş.

1600’den 1900’e: Sonsuzluğun sonu

1610 yılında gökbilimci Johannes Kepler, Yunanlardan ilham alan popüler evrenbilimde, tüm bu zaman boyunca yıldız gözlemcilerinin suratına bakan önemli bir hata olduğunu fark etmiş. Eğer sonsuz evren, pek çoklarının inanageldiği üzere sınırsız sayıda yıldız barındırıyorsa, o halde tüm bu yıldızlar neden evreni kör edici bir ışıkla doldurmuyordu? Kepler’in çıkardığı sonuca göre geceleyin karanlık olan bir gökyüzü, yıldızların nihayetinde tükendiği sınırlı bir evreni akla getiriyordu.

Gökyüzünün gece karanlık olması ile sonsuz evren arasındaki bu uyuşmazlık, Olber ikilemi şeklinde bilinegeldi. Bu ikilem ismini, onu 1826 yılında popüler hale getiren gökbilimci Heinrich Olber’den alıyor. Çağdaş çözümün ilk yorumlarından biri kimden gelmiş dersiniz? Şair Edgar Allan Poe’dan. Kendisinin 1848 yılında yazdığı Eureka şiirinde yürüttüğü tahmine göre, evren sonsuz olmadığı için geceyi görüyoruz. Bir başlangıç vardı ve o zamandan beri, yıldızların gökyüzünü tamamen aydınlatması için yeterince zaman geçmemişti.

Uzay Neden Bu Kadar Karanlık Görünüyor?

1900’ler: Çağdaş ve ilk evrenler görünmeye başlıyor

Fakat Olber ikileminin çözümü, zamanla anlaşılmıştı. Einstein’ın kütleçekim kuramı, 1917 yılında evrenin muhtemelen zamanla büyüdüğünü ya da küçüldüğünü söylediğinde, evrenin sabit kalmasını (sonsuza kadar sürmesini) sağlamak için denklemlerine bir düzeltme payı eklemişti (evrenbilim sabiti).

Bu sırada daha büyük boyutlu teleskopların yapılması, diğer galaksilerin daha net görünmesini sağlamış ve gökbilimciler arasında; uzaktaki “ada evrenlere” mi baktıkları, yoksa Samanyolu’ndaki yakın yıldız kümelerine mi baktıkları konusunda kızgın bir tartışmayı ateşlemişti. Edwin Hubble’ın keskin gözleri, 1920’lerin sonlarında galaksiler arası mesafeleri ilk defa ölçerek bu tartışmaya son vermişti. Kendisi galaksilerin hem muazzam ve uzak cisimler olduğunu, hem de birbirlerinden uzaklaştıklarını bulmuştu.

Evren genişliyordu ve Hubble, genişleme hızını megaparsek başına saniyede 500 kilometre olarak belirlemişti. Bu sabit, artık onun adını taşıyor. Evrenin genişlediğinin bulunmasıyla birlikte gökbilimciler, zamanda gerilere bakmakta ve evrenin ne zaman büyümeye başladığını ölçmekte kullanabilecekleri yeni ve güçlü bir araç kazanmışlardı. Hubble’ın 1929 yılında yaptığı çalışma, evrenin hemen hemen 2 milyar yaşında olması gerekecek şekilde genişlediğini göstermişti.

Duke Üniversitesi’nde evrenbilimci olan Daniel Scolnic, “Genişleme hızı, Evren’in tarihini ne kadar hızlı şekilde geriye sarabileceğinizi söylüyor; tıpkı eski bir VHS kaset gibi ” diyor. “Eğer geri sarma hızı daha yüksek ise, o halde bu durum filmin daha kısa olduğu anlamına geliyor.”

Fakat ücra galaksilerin uzaklığını ölçmek karmakarışık bir iş. Araştırmacıların 1965 yılında uzayın her tarafından gelen zayıf bir mikrodalga hışırtısı tespit etmesiyle birlikte ise daha temiz bir yöntem bulunmuş. Evrenbilimciler, böyle bir sinyalin var olması gerektiğini daha önce düşünmüşler çünkü evrenin doğumundan sadece yüz binlerce yıl sonra çıkan ışığın, evrenin genişlemesiyle birlikte uzayıp daha uzun mikrodalgalara dönüşmesi gerekirmiş. Bu Kozmik Mikrodalga Arka Plan Işınımı’nın (CMB) niteliklerini ölçen gökbilimciler, genç evrenin bir nevi fotoğrafını yakalayıp, ilk zamanlardaki boyutu ve içeriğine dair bir takım sonuçlar çıkarmışlar. CMB, evrenin bir başlangıcı olduğunu gösteren şüphe götürmez bir kanıt görevi görmüş.

Nobel ödüllü bilim insanı Steven Weinberg, 1977 tarihli İlk Üç Dakika adlı kitabında şöyle yazıyor: “CMB’nin 1965 yılındaki nihai keşfiyle meydana gelen en önemli şey, bizi evrenin erken bir döneminin olduğu fikrini ciddiye almaya sevk etmesiydi.”

1990’dan günümüze: Hesaplamaya rötuş

CMB sayesinde evrenbilimciler, zamanın erken bir noktasında evrenin ne kadar büyük olduğuna dair bir fikir edinmişler ve bu durum, günümüzde evrenin boyutu ile genişlemesini hesaplamalarına yardımcı olmuş. Scolnic bu süreci şuna benzetiyor: Bir çocuğun kolunun bebeklik fotoğrafında 30 cm göründüğünü fark ediyorsunuz ve daha sonra çocuğun yetişkinlik dönemindeki boyu ile büyüme hızını tahmin ediyorsunuz. Bu yöntem, araştırmacıların evrenin mevcut genişleme hızını yeni bir yolla ölçmesini sağlamış. Bu hızın, Hubble’ın yaptığı megaparsek başına saniyede 500 kilometrelik hızdan yaklaşık on kat daha yavaş olduğu ortaya çıkmış ve böylelikle kozmik oluşum anı çok daha gerilere gitmiş. 1990’larda yapılan yaş tahminleri, 7 milyardan 20 milyara kadar değişiklik göstermiş.

Birçok araştırma takımı, evrenin genişleme hızını daha iyi tahmin etmek için titiz şekilde çalışıp mücadele vermiş. Hubble Uzay Teleskobu’nun 1993 yılında yaptığı galaksi gözlemleri, mevcut Hubble sabitini megaparsek başına saniyede 71 kilometreye sabitlemiş ve evrenin yaşını 9 ile 14 milyar yıl aralığına daraltmış.

Ardından ise 2003 yılında WMAP uzay aracı, ince detaylar barındıran bir CMB haritası kaydetmiş. Bu veriyle birlikte evrenbilimciler, evrenin yaşının 13,5 ile 13,9 milyar yıl olduğunu hesaplamışlar. Yaklaşık on yıl sonra Planck uydusu, CMB’yi çok daha detaylı bir şekilde ölçmüş ve 67,66’lık bir Hubble sabiti ile 13,8 milyar yıllık bir yaş elde etmiş. ACT’nin CMB’ye yönelik yaptığı yeni bağımsız gözlemde de aslında aynı rakamlar elde edilmiş. Bu durum, evrenbilimcilerin ne yaptıklarını bildiklerine dair güvenlerini artırıyor.

Gökbilimciler Hemfikir: Evren Yaklaşık 14 Milyar Yaşında

Flatiron Enstitüsü’nde bir evrenbilimci ve ACT ortaklığının üyesi olan Simone Aiola, bir basın bülteninde şöyle aktarıyor: “Artık Planck ve ACT’nin hemfikir olduğu bir cevaba ulaştık. Yapılan bu zorlu ölçümlerin güvenilir olduğunu görüyoruz.”

Sırada: Kozmolojik bir uyuşmazlık

Fakat erken ve modern evrenlere yönelik ölçümler daha kesin hale geldikçe, birbirleriyle uyuşmamaya başlamışlar. CMB bebek fotoğrafına dayanan çalışmalar, Hubble sabitinin megaparsek başına saniyede 60 kilometre civarı olduğunu ileri sürerken; günümüz galaksilerinde yapılan uzaklık ölçümleri (Scolnic bunları kozmik bir “özçekime” benzetiyor), 70 kilometre civarı daha enerjik genişleme hızları sunuyor. Scolnic, böyle bir ölçüme 2019 yılında katkıda bulunmuş ve geçen hafta, çeşitli galaksilerin parlaklığına dayanan başka bir ölçümde benzer bir sonuca varılmış (modern evrenin hızlanarak genişlediğine).

Görünürdeki değere göre değerlendirilecek olursa; bu takımların elde ettikleri yüksek hızlar, evrenin aslında Planck ve ACT’nin elde ettiği standart 13,8 milyar yıldan yaklaşık bir milyar yıl daha genç olduğu anlamına gelebilir.

Belki de bu uyuşmazlık, evrenbilimcilerin gerçeklik tablosunda eksik olan daha derin bir şeye işaret ediyordur.

Evrenbilimdeki En Heyecan Verici Kriz

CMB’yi günümüze bağlamak, mesela evrenimize hakim olduğu görülen ve yeterince anlaşılamamış karanlık madde ile karanlık enerji hakkında varsayımlar yapılmasını kapsıyor. Ayrıca Hubble sabitine yönelik ölçümlerin uyuşmaması, evrenin gerçek yaşının hesaplanmasında kasedi geri sarmaktan fazlasının gerekeceğini gösteriyor da olabilir.

“Evrenin yaşını nasıl elde ettiğimizden emin değilim” diyor Scolnic. “Bunun yanlış olduğunu söylemiyorum fakat doğru olduğunu da söyleyemem.”

 

 

 

 

Yazar: Charlie Wood/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here