Big Bang Teorisi Nedir?

ESA Planck uzay aracı tarafından alınan Büyük Patlamadan kalan arka plan radyasyonunun 2013 yılı haritası, evrendeki en eski ışığı yakaladı. Bu bilgi astronomların evrenin yaşını belirlemesine yardımcı olur.

Big Bang Teorisi, evrenin nasıl başladığına ilişkin önde gelen açıklamalar. En basit ifadeyle, evrenin küçük bir tekillikle başladığını ve ardından bugün bildiğimiz kozmosa sonraki 13,8 milyar yıl boyunca şişirileceğini bildiğimizi söylüyor.

Mevcut araçlar astronomların evrenin doğum gününe geri dönmesine izin vermediğinden, Big Bang Teorisi hakkında anladığımız şeylerin çoğu, matematiksel formüller ve modellerden kaynaklanmaktadır. Bununla birlikte, gökbilimciler, kozmik mikrodalga arka planı olarak bilinen bir fenomen aracılığıyla genişlemenin "yankısını" görebilirler.

Astronomik topluluğun çoğunluğu teoriyi kabul ederken, Egemen enflasyon ya da sallanan bir evren gibi Big Bang'ten başka alternatif açıklamalara sahip bazı teorisyenler var.

"Big Bang Teorisi" ifadesi, yıllar önce astrofizikçiler arasında popüler olmuştur, ancak 2007'de aynı adı taşıyan bir komedi şovu CBS'de ilk kez yer aldı. Gösteri, birkaç araştırmacı tarafından (bir astrofizikçi dahil) ev ve akademik yaşamı izlemektedir.

İlk saniye ve ışığın doğuşu

Evren başladıktan sonraki ilk saniyede, NASA'ya göre çevre sıcaklığı yaklaşık 10 milyar derece Fahrenhayttı (5,5 milyar Celsius). Kozmos, nötronlar, elektronlar ve protonlar gibi çok sayıda temel parçacıkları içeriyordu. Bu çürümüş veya birleşince evren soğumuş gibi.

Bu erken çorba bakmak imkansızdı, çünkü ışık içerinin içinde taşınamazdı. NASA, "Serbest elektronlar ışığın (fotonların) güneş ışığının bulutların içindeki su damlacıklarından dağılma yolunu bulmasına neden olurdu" diyor. Zamanla, serbest elektronlar çekirdeklerle buluştu ve nötr atomlar yarattı. Bu, Big Bang'ten yaklaşık 380.000 yıl sonra ışığın parlamasına izin verdi.

Bu erken ışık - bazen Big Bang'in "afterglow" olarak adlandırılır - daha doğru bir şekilde kozmik mikrodalga arka planı (CMB) olarak bilinir. İlk önce Ralph Alpher ve diğer bilim adamları tarafından 1948'de tahmin edildi, ancak kazara sadece neredeyse 20 yıl sonra bulundu. [Resimler: Büyük Patlama ve Erken Evrene Geri Dönmek]

New Jersey, Murray Hill'deki Bell Telephone Laboratories'tan Arno Penzias ve Robert Wilson, 1965'te bir radyo alıcısı inşa ediyorlar ve NASA'ya göre beklenenden daha yüksek sıcaklıklar toplamışlardı. Başlangıçta, anormalliklerin güvercinler ve gübrelerinden kaynaklandığını düşünüyorlardı, fakat karışıklığın temizlenmesinden ve antenin içine girmeye çalışan güvercinleri öldürdükten sonra bile anomali sürdü.

Aynı zamanda, bir Princeton Üniversitesi ekibi (Robert Dicke liderliğinde), SPK'nın kanıtlarını bulmaya çalışıyor ve Penzias ve Wilson'ın onu tökezlediğini fark ettiler. Takımların her biri 1965 yılında Astrofizik Dergisinde kağıt yayınladı.

Evrenin yaşını belirleme

Birçok misyonda kozmik mikrodalga arka planı gözlemlendi. En ünlü uzay uçuşu misyonlarından biri, 1990'larda gökyüzünü eşleyen NASA'nın Kozmik Arka Plan Gezgini (COBE) uydusu idi.

BOOMERanG deneyi (Millimetrik Ekstra Galaktik Radyasyon ve Jeofizikteki Balon Gözlemleri), NASA'nın Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu (WMAP) ve Avrupa Uzay Ajansı'nın Planck uydusu gibi COBE'nin ayak izlerini takip eden diğer bazı görevler.

Planck'ın gözlemleri ilk önce 2013'te yayınlandı ve benzeri görülmemiş detaylarla özdeşleştirildi ve evrenin daha önce düşünülenden daha yaşlı olduğu ortaya çıktı: 13.8 milyar yıl yaşında, 13.7 milyar yıl öncesindeydi. [İlgili: Evren kaç yaşındadır?] (Araştırma gözlemevinin görevi devam etmekte ve SPK'nın yeni haritaları periyodik olarak yayımlanmaktadır.)

Haritalar, ancak, neden güney yarımkürenin neden Kuzey Yarımküre'den biraz daha kırmızı (sıcak) göründüğü gibi yeni gizemleri ortaya çıkarıyor. Big Bang Teorisi, nereye bakarsanız yapın, SPK'nın çoğunlukla aynı olacağını söylüyor.

SPK incelendiğinde gökbilimcilerin evrenin bileşimi konusunda ipucu veriyor. Araştırmacılar, kozmosun çoğunun, konvansiyonel enstrümanlarla "algılanamayan" madde ve enerjiden oluştuğunu ve karanlık madde ve koyu enerjiye yol açtığını düşünüyorlar. Evrenin sadece yüzde 5'i gezegenler, yıldızlar ve galaksilerden oluşur.

Yerçekimi dalgaları tartışmaları

Gökbilimciler evrenin başlangıçlarını görebilirken, hızlı enflasyonun kanıtı da araştırıyorlardı. Teori, evrenin doğumunun ardından ilk saniye içinde evrenimizin ışığın hızından daha hızlı balon aldığını söylüyor. Bu arada, Albert Einstein'ın hız limitini ihlal etmediğini çünkü ışıktan herhangi bir şeyin evrende seyahat edebileceği maksimum şey olduğunu söyledi. Bu, evrenin enflasyonunun kendisi için geçerli değildir.

2014'te gökbilimciler, SPK'da evren büyükleştikçe yeryüzünün yerçekimi dalgaları yaratarak üretilen kutuplaşmalara ilişkin "B-modları" ile ilgili kanıt bulduklarını söylediler. Ekip, bunun kanıtlarını, "Kozmik Ekstra Galaktik Polarizasyonun Arka Plan Görüntüleme" veya BICEP2 adlı bir Antarctic teleskop kullanarak buldu.

Harvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden araştırma görevlisi John Kovac, Mart 2014'te Space.com'a verdiği demeçte, "Görmekte olduğumuz sinyalin gerçek olduğunu ve gökyüzünde olduğunu eminiz" dedi.

Fakat Haziran ayına kadar, aynı ekip bulgularının galaktik tozun görüş alanına girmesiyle değişebileceğini belirtti.

New York Times gazetesinde yayınlanan basın toplantısında "Temel paket servisi değiştirmedik; sonuçlarımıza güveniyoruz" dedi. "Planck'dan gelen yeni bilgiler Planck öncesi tahtların çok düşük olduğu yönündeki görüşleri daha iyi gösteriyor" dedi.

Planck'ın sonuçları Eylül ayında önceden yayımlanmış bir biçimde çevrimiçi hale getirildi. New York Times, Ocak 2015'e kadar birlikte çalışan iki ekibin araştırmacıları "Bicep sinyalinin hepsi olmasa da büyük ihtimalle bir yıldızlık olduğunu doğruladı," dedi.

Ayrı ayrı, yerçekimi dalgaları, güneşten daha büyük birkaç kütlesi olan karadeliklerin hareketleri ve çarpışmaları hakkında konuşurken doğrulandı. Bu dalgalar, 2016'dan bu yana Lazer Interferometre Yerçekimi Gözlemevi (LIGO) tarafından defalarca tespit edildi. LIGO daha hassas hale geldiğinde, kara delik ile ilişkili yerçekimi dalgalarının keşfedilmesinin oldukça sık bir olay olacağı öngörülüyor.

Daha hızlı şişme, çoklu evren ve başlangıç ​​çizelgesi

Evren sadece genişlemekle kalmıyor, aynı zamanda büyüdükçe daha da gelişiyor. Bu demektir ki, zamanla, kimse Dünya'daki diğer galaksileri veya galaksimizdeki herhangi bir başka görsel noktayı bulamaz.

Harvard Üniversitesi'nden gökbilimci Avi Loeb, Mart 2014'te yayınlanan Space.com makalesinde "Uzak galaksilerin bizden uzaklaştığını göreceğiz, ancak hızları zamanla artmaktadır" dedi.

"Öyleyse, yeterince uzun süre beklerseniz, uzaktaki bir galaksi ışığın hızına ulaşacaktır, bunun anlamı ışığın bile, galaksi ile bizim arasındaki açılımı köprüleyememesidir. Galaksimiz bize göre daha hızlı hareket ettiğinde, bize ulaşacak herhangi bir sinyal göndermek için galaksideki uzaylılar bizimle iletişim kuruyor "dedi.

Bazı fizikçiler, deneyimlediğimiz evrenin sadece birçoğundan olduğuna da işaret ediyor. "Çokuluslu" modelde, yan yana uzanan kabarcıklar gibi farklı evrenler bir arada bulunacaktı. Teori, enflasyonun ilk büyük baskısında, uzay-zamanın farklı bölümlerinin farklı oranlarda büyüdüğünü ileri sürüyor. Bu, potansiyel olarak farklı fizik yasalarına sahip farklı bölümleri - farklı evrenleri - oymuş olabilir.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsünde teorik bir fizikçi olan Alan Guth, yerçekimi dalgalarının keşfi ile ilgili Mart 2014'teki bir basın toplantısında "Enflasyon modelinin çok yönlü bir modele dönüşmesini sağlamanın zor olduğunu" belirtti. (Guth, bu çalışmayla bağlantılı değildir.)

"Bu imkansız değil, bence kesinlikle yapılması gereken araştırmalar var, ancak çoğu model enflasyon multiverse yol açıyor ve enflasyona dair kanıtlar bizi bir multiverse ciddiye almama yönünde itiyor olacak ."

Gördüğümüz evrenin nasıl oluştuğunu anlarken, Big Bang'in evrenin yaşadığı ilk enflasyon dönemi olmadığı anlaşılıyor. Bazı bilim insanları, enflasyon ve deflasyonun düzenli döngülerini gerçekleştiren bir kozmosda yaşadığımız ve sadece şu aşamalardan birinde yaşıyor olduğumuza inanıyoruz.