Büyük Patlama – Melih Demiralay

“Büyük Patlama” uzay-zamanı ve maddeyi içinde bulunduran, kozmik bir tekillikten yaratılan evrenimizin şekillenişine dair bir modeldir. Bu model, evrenin başlangıcından itibaren geçen 13,7 milyar yıl içinde aşırı derecede küçük, fevkalade sıcak ve sıkışık(yoğun) iptidai bir ateş topundan günümüzde gözlediğimiz aşırı büyük, soğuk ve yayılmış bir evren formuna dönüşüşü sürecini yani evrenin genişlemesini ortaya koyar.

         Büyük Patlama modelinin kökenleri gözlenen genişlemeyi tersine çevirerek evrenin çok sıcak ve yoğun bir durumda başlangıcı olması sonucuna varan Lemaitre, Gamow ve diğer bazı meslektaşlarının çalışmalarına dayanır. Büyük Patlama(Big Bang) teriminin ilk kez bu teoriye inanmayan ve günümüzdeki kalıcı durumunu veren Fred Hoyle tarafından alay ederken kullanıldığı söylenir.

         Büyük Patlama teorisine göre iptidai ateş topundan günümüze evren, o anki sıcaklığına bağlı olarak çeşitli aşamalardan geçmiştir. Patlama anından yaklaşık 3000 yıl sonra(radyasyon egemen dönemi) evrendeki radyasyon yoğunluğu madde yoğunluğundan daha fazlaydı. Ancak genişleyen bir evrende radyasyon yoğunluğu madde yoğunluğundan daha hızlı azalır dolayısıyla evren “madde egemen” hale dönüştü. Evrenin sıcaklığı yaklaşık 300000 yıl sonra sıcaklık değeri 3000 Kelvin’den aşağılara ulaşana kadar azalmaya devam etti. Bu noktada fotonlar artık elektronların ve atom çekirdeğinin birleşerek hidrojen ve helyum atomlarına dönüşmelerini durdurmak için yeterli enerjiye sahip değillerdi ve böylece rekombinasyon süreci başladı. Bu rekombinasyon devrinin başlangıcıyla günümüzde bildiğimiz astronomik yapıların(gezegenler, yıldızlar, galaksiler) şekillenebilmesi mümkün hale geldi ve evren genişlemeye devam etti.

Büyük Patlama modeli üç önemli gözlemle desteklenir:

1. Evrenin genişlemesi çıkarımına uzaklık ve kırmızıya kayma arasındaki ilişkiden varıldı ve Hubble yasası ile açıklandı. Gözlenen genişliği zamanda geriye sardığımızı varsayarsak evrenin ihtiva ettiği bütün maddenin uzak geçmişte uzayın küçük bir bölümünde bulunmak zorunda olduğu sonucuna ulaşırız.
2. Hafif elementlerin bolluğu durumu Büyük Patlamayı takip eden yıldızlardaki nükleosentez olayı vasıtasıyla oluşmamıştır ve Büyük Patlama olayında oluşumlarıyla tutarlıdır. Bilhassa helyum(toplam miktar yıldız nükleosentezinde oluşabilecek miktardan çok daha fazladır) ve döteryum(yıldızlar döteryumu yalnızca yok edebilir) miktarları, oluşumlarının Büyük Patlama ile gerçekleştiğinin güçlü göstergelerindendir.
3. Kozmik mikrodalga arka plan ışıması. Evrenin genişlemesinin bir sonucu olarak Büyük Patlama kaynaklı radyasyonun günümüzde 3 Kelvin’e kadar soğuyacağı tahmin edilmişti. Kozmik mikrodalga arka plan ışıması, kusursuz bir kara cisme fevkalade yakın bir dalgaboyu bağımlılığıyla 2,725 Kelvin sıcaklığında evrende yayılır. Bu, termal dengedeki bir radyasyon alanında gerçekleşen bir ateş topu olayıyla tamamen tutarlıdır ve muhtemelen Büyük Patlama için en ikna edici delil budur.

Büyük Patlama modeli evrenin var olmasından bugüne gelmesini kabaca açıklıyor olsa da evrenin ilk zamanları hakkında bütüncül bir resim oluşturmuyor. Mesela, açıklayabildiğimiz en erken zaman, evrenin yoğunluğunun 10⁹⁰ kg/cm³ ve sıcaklığının 10³² Kelvin olduğu, Büyük Patlamadan 10^-43 saniye sonrasıdır. Bu “Planck zamanından” önce uzay-zamanın özelliklerini tahmin edebilmek için kuantum kütleçekimine(daha yeni üretilen ve genel görelilik ile kuantum mekaniğini birleştiren bir teori) ihtiyaç duyuyoruz.

İlaveten, Büyük Patlamadan yaklaşık 10^-35 saniye sonra, evrenin yaklaşık 10⁵⁰ katı kadar büyüdüğü bir şişme süreci geçirdiğine inanılıyor. Büyük Patlamadan 10^-33 saniye sonra ise normal genişleme, yaklaşık bir saniye sonra 10¹⁰ Kelvin’e düşen sıcaklık değeriyle devam etti. Bu şişme süreci Büyük Patlama teorisi tarafından tahmin edilmedi ve eğer o olmasaydı evrenin Büyük Patlamadan hemen sonra rahatsız edici derecede büyük olması gerekirdi.

Başlıca bu sebeplerden dolayı Büyük Patlama hala evrensel olarak kabul edilmiş değil. Yine de o, evrenimizin nasıl var olduğunu açıklayan en umut verici teoridir ve bundan dolayı günümüz kozmolojisiyle en uyumlu modeli şekillendirir.

Çevirmen: Melih Demiralay

Kaynak: Big Bang , https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/B/Big+Bang , Erişim Tarihi: 06.07.2022