Genişleyen Evren

1912 yılında, Vesto. M. Slipher, sarmal bir bulutsu (şimdi gökada olarak adlandırılmaktadır) olarak adlandırılan gökcisimlerinin ilk tayflarını elde etti. Bu iş, o zamanlar küçük teleskoplar ve iyi olmayan emülsiyonlar ile yapıldığından, yorucu bir işlevdi.

 Slipher spektrel çizgilerin kırmızıya doğru kaydığını (Şekil 1) ve cisimlerin bizden uzaklaştığını gözleyerek, bu uzaklaşmanın Gökadamızda bilinen herhangi bir yıldızdan çok daha hızlı bir şekilde olduğu sonucunu çıkardı.

Resimde 16 gökadaya ait tayflar görülüyor. Bunlar, mükemmel bir şekilde dizilmişler ve Dünya’nın atmosferinin neden olduğu çizgilerden ayırt edilebilmektedirler. Farklı kimyasal elementlerden kaynaklanan gökada çizgileri, tedrici bir şekilde kırmızıya kayıyor. Bu kırmızıya kayma, ışığın dalgaboyunu daha uzun dalgaboylarına doğru uzatır ve uzayın genişlemesine neden olur. Buradaki farklı kırmızıya kaymalar, 3,000 – 16,000 km/sn lik uzaklaşma hızlarına karşılık gelir.

Büyük uzaklaşma hızları, pek çok Astronomun çözmeye çalıştığı bir bulmaca haline gelmiştir. Sonunda Edwin Hubble, 1925 yılında, “Nebulaların (bulutsuların)” yüzmilyonlarca yıldız içeren gökadalar olduğunu anladıktan sonra, 1929 yılında tüm gökadaların bizden uzaklaşmadığını, aynı zamanda bu uzaklaşma hızlarının uzaklıkları ile de orantılı olduğunun farkına vardı 

Evrenin doğrusal (lineer) olarak genişlediğinin bir gösterimi. Sol taraftaki şekilde, 60 watt lık bir ampulün uzaklık arttıkça sönükleştiği görülmektedir. Sağ taraftaki şekilde ise, gökadaların sönükleştikçe uzaklaşma hızlarının arttığı görülmektedir. Gökada kümelerindeki parlak galaksilere iyi birer standart mum gözü ile bakılırsa, mumu uzağa götürdüğümüzde sönükleşmesi gibi, gökadalar da sönükleştikçe, daha uzakta olmalıdır.

Şekil 3 teki, üzümlü bir kek örneğinde görüldüğü gibi, kek içerisindeki tüm üzümler ilk konumda olduklarından hızlı bir şekilde birbirlerinden uzaklaşıyorlar. Hubble, tüm evrenin üzümlü kek örneğinde olduğu gibi, genişlediği ve evrenin başlangıçta çok ufak olması gerektiği sonucuna vardı. Evrenin bir başlangıcı vardı. Bu başlangıç bugün Büyük Patlama olarak biliniyor.

Evrenin genişlemesi için bir üzümlü kek modeli. Kekin boyutu arttıkça, üzümler arasındaki mesafeler daha da büyümeye başlar. Birbirlerine yakın üzümler küçük miktarlar kadar uzaklaşırlar, uzak üzümler büyük miktarlar kadar birbirlerinde ayrılırlar. Görünüş, tüm üzümler için aynıdır.

Son 70 yıl içerisinde, büyük patlama fiziksel bir gerçek olmaya başladı. En uzak gökadalar hemen hemen ışığın hızına yakın kırmızıya kaymalara sahiptirler. Birbirlerinden bağımsız olarak yapılan gözlemler, şüphenin ötesine giderek genç evrenin küçük, son derece yoğun ve çok sıcak olduğunu kanıtlamaktadır.

Evrenin genişlemesi, onun yaşını belirleme konusunda bize basit bir araç sağlamaktadır. Çok erken zamanlarda, tüm gökadalar (veya oluştukları madde ve enerji) tek bir yerde sıkışmıştı. Genişleme başladığı zaman bazı bölgeler yavaş bir şekilde uzağa taşındılar ve bugünkü komşularımızı oluşturdular. Diğer bölgeler, yüksek hızlar ile taşınarak, ufuk sınırlarımız içerisinde yer aldılar. Bu yapıların hepsi de, aynı seyahat zamanına bir başka ifade ile evrenin yaşına sahip oldular. Bu durumda, teknik olarak pek te kolay olmayan yöntemlerle bir gökadaya veya pek çok gökadaya olan uzaklık belirlenebilir. Belirlenen bu uzaklık, uzaklaşma hızına bölünürse, elde edilen sonuç evrenin genişleme yaşını verir.

Ölçülen kırmızıya kaymalar, uzaklaşma hızları ve en iyi uzaklık tespitleri, bize 14 (± 2) Gigayıl (1 Gigayıl = 1 milyar yıl) bir genişleme yaşı veriyor. Bu zamanın uzun olduğu görülebilir. Yaşamın 3 Gigayıl önce başladığı Dünya üzerindeki en yaşlı kayaların hemen hemen 4 Gigayıl bir yaşa sahip olduğu ve Gökadamızdaki en yaşlı yıldızların 12 Gigayıl önce oluştuğu gözönüne alındığında, evrenin genç olduğu anlaşılır.

Hubble Uzay Teleskobu, 2.5 m çapında bir aynaya sahiptir. Dünya etrafında bir yörüngede dolan
dığından, Astronomlara mükemmel görüntüler sağlar. Gökadaların uzaklıklarını ve böylelikle evrenin genişleme yaşını belirleme konusunda Astronomlara bilgi sağlamaktadır. Teleskop, NASA ve ESA tarafından yapılmış ve halen işletilmektedir.

Genişleyen evren fikri, düşüncemizi bazı bakımlardan gözden geçirme imkanı vermektedir. Örneğin tüm gökadaların bizden uzaklaşması gerçeği, büyük patlamanın bulunduğumuz yerde meydana geldiği konusunda yanılmamıza neden olur. Gerçekte, herhangi bir gökada, veya üzümlü kek örneğindeki herhangi bir üzüm, tüm diğer gökadaları (üzümleri), kendisinden uzaklaşmakta olduğunu görürür. Evrende tercih edilen mutlak bir nokta yoktur. Düşüncemiz yersiz bir şekilde ben merkezlidir. Evrenin sınırı konusunda biraz düşünürsek uzayda gökadaların seyahat etmediğinin farkına varabiliriz. Gerçekte uzay genişlemekte ve gökadaları yolu boyunca taşımaktadır. Bu, Einstein’e göre de en mantıklı bir açıklamadır. Üzümlü kek örneğinde olduğu gibi, üzümler birbirlerine göre hareket etmiyorlar, hamur genişliyor ve sonuçta üzümler arasındaki mesafeler artıyor.