Evren Asla Yok Olmayacak!
Dünyanın farklı bölgelerinde yapılan araştırmaların ortak sonuçları,
evrenin kaderiyle ilgili üretilen kuramları alt üst etti: Evren,
birçok kuramda iddia edildiği gibi küçülerek yok
olmayacak (Big Crunch). Aksine sonsuza dek genişleyecek; hem de esrarengiz
bir kuvvetin yardımıyla genişleme ivmesini arttırarak.
Geçtiğimiz yılın 5 Mart gecesiydi. Şili, Cerro Tololo Amerikan
Gözlemevi'nde uzayın derinliklerinden bir mesaj alındı; daha yaşlı dünyamız
doğmadan önce gönderilmiş evrenin kaderi hakkında önemli
ipuçları taşıyan bir mesaj.
Mesaj, okunabilmek için evrenin neredeyse yarısını kat etmek zorunda
kalmıştı. Uluslararası bir uzman grubun, mesajın içerdiği şifreleri
çözmesi ise aylar aldı. Şubat ayında, Kaliforniya, Lawrence
Berkeley Laboratuvarı'ndan Saul Perlmutter ve arkadaşları mesajın özünü,
dünyaya kısa bir cümleyle duyurdular: "Evren, hiçbir zaman
sona ermeyecek".
Bir ay sonra ise Avustralya, Stromlo Dağı Gözlemevi'nden Brian Schmidt
önderliğindeki araştırma grubu, bu kozmik mektupla ulaşan farklı bir
şifreyi daha çözmeyi başardı; çok uzak galaksilerdeki
süpernova patlamaları sonucu etrafa yayılan ışığın şifresini Schmidt'in
araştırma grubunun da mesajın özüyle ilgili vardıkları sonuç
aynıydı.
Cambridge, Massachusetts'deki Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden
Chris Kochanek ve arkadaşları, daha fazla kanıtla bu sonucu desteklediler.
Bu defaki kanıt, görülmeyen galaksilerin oluşturduğu yerçekimiyle
eğrilen ışıktı.
Tüm bu üç araştırmanın ortaya koyduğu sonuçlar,
evrenin büzülerek yok olacağı yerde (Big Crunch) sonsuza kadar
genişlemeye devam edeceğini gösteriyor. Bu çalışmaların sonucunda
önemli bir sonuç daha ortaya çıktı: Evrenin sürekli
genişlemesini sağlayan ve yerçekimi kuvvetine karşı koyan tüm
kozmosta "esrarengiz bir kuvvet" var.
Evrenin kaderini anlamak tüm ayrıntıları bir kenara bırakırsak aslında
oldukça basit. Bir topu havaya fırlatırsanız bir süre sonra
yerçekimi kuvveti onu yavaşlatacak ve yere düşmesini sağlayacaktır.
Ancak onu gerçekten çok hızlı fırlatırsanız örneğin bir
rokete bağlarsanız uzaya yükselecek ve böyle sonsuza kadar devam
edecektir (tabii onu engelleyecek bir kuvvet yoksa).
Aynı durum evren için de geçerlidir. Eğer evrende yeteri
kadar madde varsa, yerçekimi onun genişlemesini yavaşlatacak, durduracak
ve evrenin küçülmesini sağlayacaktır. Ancak yeteri kadar
madde yoksa ya da evrende ekstra bir güç varsa sonsuza kadar
genişleyecektir.
Dolayısıyla evrenin kaderi, içinde ne kadar madde olduğuna bağlıdır.
Evrendeki madde yoğunluğu yeteri kadar fazlaysa, genişleme sadece bir noktaya
kadar sürecektir. Eğer madde yoğunluğu çok düşükse
evren rahatlıkla yerçekimi kuvvetini yenebilir. Evren bilimciler
(kozmologlar) evrende yer çok düşükse evren rahatlıkla
yerçekimi kuvvetini yenebilir. Evren bilimciler (kozmologlar) evrende
yer alan şimdiki madde yoğunluğunun, bu kritik yoğunluğa oranına Omega
adını veriyor. Astronomlar, yıllardır Omega sayısı 1'e mi eşit; 1'den küçük
mü; yoksa 1'den büyük mü sorularına yanıt arıyorlar.
Omega'nın 1'e eşit olduğunu göstermek evrenin başlangıcıyla ilgili
üretilen birçok kuram için zafer olacak. Bu sonuç,
evrenin aşırı yoğun bir noktadan başlayıp, adeta dev bir balon gibi şiştiğini
gösterecek. Bu, ayrıca önemli bir varsayımda bulunmamızı sağlayacak:
Evrenin, genişlemeye başladığı ilk haline göre iyice şişmiş bir balonun
yüzeyi gibi, eğriliği daha düşük duruma gelmiştir; şimdi ise
yassı bir halde görünmelidir. Einstein'ın yerçekimi (gravitasyon)
teorisi, uzaysal eğriliğin, evrendeki madde miktarına bağlı olduğunu söyler;
uzayın yamyassı olabilmesi için Omega kesinlikle 1'e eşit olmalıdır.
Evrenin kaderini belirlemek için, uzayda görülebilen
tüm madde miktarını toplamak sorunu çözecekmiş gibi görünüyor.
Ancak iş bu kadar basit değil. Galaksilerin çekim kuvvetleri üzerinde
yapılan çalışmalar, evrende görünür maddenin (parlak
yıldızlar, gazlar vb) yaklaşık 10 katı kadar kütlenin "karanlık madde"
biçiminde saklı olduğunu gösteriyor. Tüm bu ekstra madde
miktarı eşitliğe dahil edilse bile, bu kuramcıları tatmin etmiyor. Astronomlar,
evrende yer alan ne kadar maddeyi eşitliğe eklerlerse eklesinler, Omega
1'e eşit olmuyor.
Astronomlar, Büyük Patlamadan (Big Bang) bugüne kadar
evrenin genişleme hızının ne kadar yavaşladığını hesaplamak için,
uzak mesafelerdeki süpernovaları kullanıyor. Bir yıldız ömrünü
tamamladığında, büyük bir süpernova patlaması gerçekleşebilir.
Süpernovalar, astronomlar için değerli bir mum gibidir; gece
karanlığındaki ışığı, dünyaya olan uzaklığı arttıkça sönükleşen
bir mum. Bu mum sayesinde uzaklardaki süpernovaların parlaklığına bakılarak,
ışığın dünyaya ulaşmak için ne kadar yol kat ettiği belirlenebilir.
Bu değerler sayesinde, "evrenin genişleme ivmesi artıyor mu yoksa azalıyor
mu?" sorularına yanıt bulunabilir. Eğer evrenin genişleme ivmesi azalıyorsa,
süpernovadan yayılan ışık dünyaya ulaşmak için genişleme
ivmesinin arttığı bir evrene göre daha kısa bir yol kat etmelidir.
Kısaca ifade etmek gerekirse; süpernovadan yayılan ışık ne kadar kısa
bir yol kat ettiyse, gece karanlığında gökyüzünde o kadar
parlak görünür.
Geçtiğimiz 5 Mart gecesinde, Cerro Tololo'daki teleskop,insan
gözünün algılayabileceği ışığın 10 milyon katı kadar solgun
bir süpernovanın ışığını tespit etti. Süpernova, neredeyse görünür
evrenin ortasında bir yerde bulunuyordu.Bu kozmik mesaj herkesi hayrete
düşürdü. Perlmutter ve arkadaşlarının Nature'da yayımladıkları
rapora göre, evrenin genişleme ivmesi azalacağı yerde, yavaşça
artıyordu. Sonuç yalnızca evrende yeteri kadar maddenin bulunmadığını
dolayısıyla Omega'nın 1'e eşit olmadığını söylemiyordu; üstelik
evrenin genişlemesi için ekstra bir kuvvetin bulunması gerektiğine
işaret ediyordu. Evrenin yassı olduğunu ve evrenin genişleme ivmesinin kesinlikle
artamayacağını ileri süren teoriler için, bu tam bir felaket
oldu.
Ancak Şubat ayındaki Amerikan Astronomlar Odası yıllık toplantısında
Perlmutter ve grubun, tespit edilememiş, küçük süpernovaları
gözden kaçırdıkları ileri sürüldü. Eski teoriler
için bir umut ışığı doğmuştu.
Birkaç hafta sonra, Schmidt önderliğindeki araştırma grubundan
çok daha kötü haberler duyuldu: Bugüne kadar tespit
edilen en uzak olanlar da dahil, 14 uzak Süpernova üzerinde yapılan
çalışmalar, Perlmutter'in bulduklarıyla aynı yanıtları veriyordu.
Daha önce üretilen teoriler açıkça bir şeyi gözden
kaçırıyordu. En olası aday tüm evreni kapladığı düşünülen
yönü olmayan kuantum teorik bir kuvvetti. Kuramcılar, buna kozmolojik
sabit, ya da kısaca "lambda" adını veriyorlar. Bu kuvvet, evrende bulunan
hayali parçacıkların düzenli olarak aniden belirip yok olmaları
sonucu oluşuyor ve evrenin genişleme ivmesini arttıracak tüm özelliklere
sahip. Ayrıca bu kuvvet Omega'yla birleştiğinde, eski teorilerin istediği
gibi uzayın yassı olduğunu gösteriyor; geriye sadece Omega ve Lambda
toplamını 1'e eşitleyebilmek kalıyordu.
Tüm bunlar kulağa hoş gelse de, birçok kuramcı esrarengiz
kuvvetin varlığına şiddetle karşı çıkıyor. Bunun bir nedeni, Einstein'ın
kendi denklemlerinde önce, "Lambda" adını verdiği bir kozmolojik sabit
kullanması, ardından bunu "hayatının en büyük gafı" olarak değerlendirerek
kullanmaktan vazgeçmesi. Ayrıca, Lambda'nın kuantum teorisiyle hesaplanmaya
çalışılması sonsuz sayıda farklı yanıt veriyor.
Evrenbilimciler artık istemeseler de "Lambda" ile yaşamaya alışmak zorunda.
Bazıları bu değeri "yerçekimsel (gravitasyonel) mercek etkisi" adlı
şaşırtıcı bir olayla çözmeye çalışmaya başladılar bile.
Herhangi bir uzak galaksiden dünyamıza ulaşan ışık ışınları galaksinin
görüntüsü, yolda karşılaştığı galaksilerin oluşturduğu
yerçekimi etkisiyle eğrilebiliyor. Bu da dünyadaki teleskopların
uzaktaki bir galaksinin aynı anda birçok görüntüsünü
algılamasını sağlıyor. Einstein'ın gravitasyon teorisini kullanarak, geceleyin
gökyüzünde bu görüntülerden kaç tane
bulunması gerektiği hesaplanabilir.
Eğer "Lambda" diye bir şey varsa; onun yerçekimine karşı koyan
(antigravitasyon) etkisi uzayın hacmini genişleterek, uzak bir kaynak ile
aramızda yer alan galaksilerin işini kolaylaştıracaktır. Başka deyişle, "Lambda",
ışınların yolu üzerindeki galaksilerin "ışığı bükme etkisini"
arttıracaktır. Kochanek ve arkadaşları, bu etkiyi kullanarak esrarengiz kozmik
kuvvetin boyutlarını hesaplamaya çalışıyor. 1994 yılında Kochanek'in
araştırma grubu, kuazarlar inanılmaz ölçüde parlak, görünür
evrenin sınırındaki genç galaksiler üzerinde yaptıkları çalışmalar
sonucunda, bunların yerçekimsel mercek kırılmasıyla oluşan tam 6
tane görüntüsünü saptadılar. Buldukları bu değeri,
Lambda'nın yer almadığı bir durumla karşılaştıklarında, araştırmacılar,
Lambda'nın yer almadığı bir durumla karşılaştıklarında, araştırmacılar,
Lambda'nın üst limitinin 0.7 olması gerektiğini hesapladılar.
Kochanek ve arkadaşları, daha sonra buldukları sonuçların geçerliliğini
sınamaya koyuldular. Gözden kaçan bazı kuazarlar olabilirdi.
Kuazarlar üzerinde yapılan incelemeler, onların renklerine dayanarak
yapılıyor. Dolayısıyla bir kuazarın başka bir galaksinin etkisiyle eğrilen
ışığı, aynı galaksinin ışığı yüzünden farklı biçimde algılanabilirdi.
Kochanek bunun üzerine; yaydıkları radyo dalgaları, yolda karşılaştığı
başka galaksiler tarafından bükülerek birçok kaynağa ayrılan
galaksiler üzerinde incelemeler yaptı. Bunlar yay biçimli ışık
lekelerine benzer biçimde gözleniyordu. Radyo dalgalarıyla
ilgili varılan sonuçlar, önceki sonuçlarla tutarlıydı:
Lambda'nın üst sınırı 0.7 Omega'nın alt sınırı ise 0.3'tü. Ayrıca
tüm bu sonuçlar süpernovalar üzerinde incelemeler
yapan grubun sonuçlarıyla da aynıydı: Evrende kozmolojik bir kuvvet
(Lambda) var; Lambda ve Omega toplamı 1'e eşit.
Artık kuramcılar derin bir nefes alabilirdi. Her ne kadar evren sonsuza
dek genişleyecekse de, en azından yamyassıydı.
Sonuçları destekleyen bir kanıt dizisi de Almanya'daki Max Planck
Astrofizik Enstitüsü'nden geldi. Enstitüde görevli
olan Matthias Bartelmann önderliğindeki bir grup, Omega ve Lambda'nın
evrene olan birleşik etkisi inanılmaz oranda hassas biçimde hesaplayabilecek
bir ölçme sistemi geliştirdi. Evrenin ilk oluştuğu dönemlerde
meydana gelen galaksi kümelerini, bu değerler doğrudan etkiliyordu.
Kısaca, Omega değeri büyüdükçe galaksilerin oluşum
süresi artıyordu. Omega değerinin yüksek olduğu bir evrende, göreceli
olarak daha az sayıda galaksi kümesi, dolayısıyla uzak galaksilerden
gelen ışığın, kırılma ve bozulma oranı mercek sayısı düşük olmalıydı.
Ayrıca Lambda arttığında da galaksi kümeleri daha sıkışık olmalı ve
buna bağlı olarak daha az sayıda mercek olmalıydı. Gökyüzündeki
mercekleri sayıp bunları teoriyle karşılaştırarak Omega ve Lambda değerlerini
belirlemek mümkündü.
Araştırma grubu, Omega ve Labbda'nın farklı değerler aldıklarında evrende
kaç tane mercek etkisini görülebileceğini hesaplamak için
süper bir bilgisayar kullandı. Olağanüstü ölçüde
fazla hesaplama gerektiğinden yalnızca üç farklı kombinasyona
bakılabildi. Her kombinasyon tamamen farklı sayıda mercek etkisi yaratıyordu.
Örneğin Lambda'yı 0'dan 0.3'e yükseltmek yerçekimsel mercek
sayısını 70 kat arttırarak 2400'e çıkartıyordu.
Acaba bu kombinasyonlardan hangisi bizim evrenimiz için geçerli?
Bartelmann, şimdiye kadar kimsenin tüm gökyüzünde kaç
tane merceğin bulunduğuna bakmadığını, dolayısıyla yalnızca tahminlerde
bulunabileceklerini belirtiyor. "Ancak 15002400 arasında olduğunu tahmin
ediyoruz, bu da Lambda'nın 0, Omega'nın ise 0.3 civarında olması gerektiğini
gösteriyor" diye ekliyor.
Doğal olarak bu sonuç, iki değerin toplamını 1'e eşitlemiyor.
Bartelmann, buldukları sonuçların yalnızca üç farklı
kombinasyona dayandığını söylüyor. Bartelmann, "Eğer Lambda'yı
korumak istiyorsanız, Omega'yı daha da küçültüp (0.2)
Lambda'yı arttırmalısınız (0.8)" diyor.
Birçok araştırmacı Bartelmann'ın vardığı sonuçlardan etkilense
de araştırmacı, sonuçlarda bazı hataların olabileceğini söylüyor.
"Eğer galaksi kümelerini oluşturan her bir galaksinin mercek etkisini
dikkate almazsak, bu kümelerin daha etkili mercekler olduğunu Omega'nın
daha yüksek olduğunu söyleyebiliriz; ancak bu yine de Omega'yı
1'e eşitlemez." diyor.
Tüm araştırmaların sonuçları aynı sözü söylüyor:
"Evren sonsuz kadar genişlemeye devam edecek". Ancak kesin konuşabilmek
için gerekli olan, Lambda ve Omega'nın gerçek değerlerinin
hesaplanması gelecek yüzyılın başlarına kaldı; NASA'nın başlatacağı
mikrodalga Anizotropi Sondası (MAP) ve Avrupa Uzay Dairesi'nin PLANCK görevleri
ile değerler kesin olarak belirlenecek. Bunlar "Big Bang'ten" arta kalan,
evrendeki ısıyı kullanarak değerleri hesaplayacak.
Evren sonsuza kadar yaşayacaksa da, içinde bulunanlar için
aynı şeyi söylemek olası değil. Birkaç trilyon yıl sonra, tüm
yıldızlar yakıtlarını tüketerek ölmeye başlayacak. Bu yıldızlardan
arta kalanlar kendi üzerinde çökerek kara delikler oluşturacak.
Bundan sonraki 10 üzeri 122 yıl boyunca bu kara deliklerden etrafa
radyasyon (Hawking Işıması) yayılacak. Daha sonra evren dev kara deliklerin
buharlaşmasına sahne olacak. Kuvantum teorisine göre son olarak, evrendeki
en kararlı madde olan demir atomları küçük kara delikler
oluşturacak ve bunlar da Hawking ışımasıyla buharlaşacak. Evrenin tek bir
hakimi kalacak: Karanlık
Turgut Gürer
N. Scientist 11/4/'98)