Gözlemlenebilir evrenin çapı yaklaşık 93 milyar ışık yılıdır, yani yarı çapı yaklaşık 46.5 milyar ışık yılıdır. Bu, en gelişmiş teleskoplarımızla uzaya baktığımızda görebileceğimiz en uzak cismin 46.5 milyar ışık yılı uzaklıkta olduğu anlamına gelir. Bu ölçüm, evrenin genişlemesi ve ışığın bize ulaşması için geçen süre dikkate alınarak elde edilir.
Evrenin gözlemleyebildiğimiz kadarının bile genişliği gerçekten de büyüleyici bir şekilde büyük. Astronomik mesafeler hala insan aklının tam olarak kavrayabileceği ölçülerden çok daha büyük. Evrenin genişliği, gerçekten de hayal gücümüzün sınırlarını zorlayan bir kavram.
Evrende ölçümlerde hangi bilimsel yöntemler kullanılıyor?
Astronomlar, evrenin genişlemesini ölçmek için çeşitli yöntemler kullanır. Bu yöntemlerden biri, kırmızıya kayma olarak bilinen bir fenomeni ölçmektir. Kırmızıya kayma, bir ışık kaynağından gelen ışığın dalga boyunun, kaynağın gözlemciye göre hareket etmesi nedeniyle uzadığı bir etkidir.
Evrende daha uzak nesneler, evrenin genişlemesi nedeniyle daha hızlı hareket eder ve bu nedenle ışıkları daha fazla kırmızıya kayar. Bu kırmızıya kayma, bir nesnenin bize olan uzaklığını belirlememize yardımcı olur.
Bunun yanı sıra, evrenin genişlemesini ölçmek için kullanılan bir diğer yöntem de kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunu (CMBR) ölçmektir.
CMBR, Big Bang’in kalıntısı olan ve evrenin her yerine yayılan bir radyasyon türüdür. Bu radyasyonun özellikleri, evrenin genişlemesi hakkında bilgi verir.
Bu ve diğer yöntemler, evrenin genişlemesini ve dolayısıyla gözlemlenebilir evrenin genişliğini ölçmemize yardımcı olur. Ancak, bu ölçümler hala aktif bir araştırma konusudur ve tam olarak anlaşılmamıştır.
Evrenin tam boyutu hakkında kesin bir bilgiye sahip olmayabiliriz, çünkü evrenin gözlemlenebilir olmayan kısımları hakkında bilgi sahibi olamayız.
Gravitasyonel mercekleme ve karanlık madde
Gravitasyonel merceklemenin karanlık maddesi, karanlık maddenin gravitasyonel etkisi yoluyla ışığın yolunun bükülmesi anlamına gelir. Karanlık madde, evrendeki toplam maddenin büyük bir kısmını oluşturur ancak doğrudan gözlemlenemez çünkü elektromanyetik ışımayı ne yayar ne de yansıtır. Ancak, karanlık madde kesinlikle yerçekimi yoluyla etkileşime girer ve evrenin büyük ölçekli yapısını şekillendirmede en önemli rolü oynar.
Gravitasyonel merceklemeyi kullanarak, arka plandaki galaksilerin görüntülerinin karanlık madde tarafından nasıl büküldüğünü ve bozulduğunu gözlemleyebiliriz. Bu, karanlık maddenin varlığını ve dağılımını doğrulamamıza yardımcı olur. Bu nedenle, gravitasyonel merceklemenin karanlık maddesi, karanlık maddenin yerçekimi etkisi yoluyla ışığın yolunun nasıl değiştirildiğini ifade eder.
Herhangi bir yerçekimi kütlesi (karanlık madde dahil) yakınındaki uzay-zamanın eğriliği, geçen ışık ışınlarını saptırır. İlgili Makaleye buradan erişebilirsiniz.
Karanlık maddenin Büyük Ölçeklerde Evreni şekillendirme rolü
Karanlık maddeyi araştırmak için en başarılı teknik, gravitasyonel merceklemenin etkisi olmuştur. Herhangi bir yerçekimi kütlesi (karanlık madde dahil) yakınındaki uzay-zamanın eğriliği, geçen ışık ışınlarını saptırır – gözlemlenebilir bir şekilde arka plan galaksilerinin görüntülerini kaydırır, bozar ve büyütür.
Bu tür etkilerin ölçümleri, şu anda karanlık maddenin ortalama yoğunluğuna ve baryonik maddeye göre yoğunluğuna; bireysel karanlık madde parçacıklarının boyutuna ve kütlesine; ve çeşitli temel kuvvetler altındaki kesitine sınırlamalar sağlar.
Hiyerarşi problemi ve bir milimetrede yeni boyutlar
Hiyerarşi problemi, parçacık fiziğindeki bir sorundur ve genellikle Higgs bozonunun beklenenden çok daha küçük kütlesiyle ilgilidir. Standart Model’e göre, Higgs bozonunun kütlesi, diğer parçacıklarla etkileşimlerinden dolayı çok büyük olmalıdır. Ancak, deneyler, Higgs bozonunun kütlesinin beklenenden çok daha küçük olduğunu göstermiştir. Bu, “hiyerarşi problemi” olarak bilinir çünkü Higgs bozonunun küçük kütlesi ve diğer parçacıkların çok daha büyük kütlesi arasında büyük bir hiyerarşi (veya fark) vardır.
Bir milimetrede yeni boyutlar fikri, genellikle ekstra boyutlar teorisi veya string teorisi bağlamında tartışılır. Bu teoriler, evrenin aslında bizim gözlemleyebildiğimizden daha fazla boyuta sahip olduğunu öne sürer. Bu ekstra boyutlar, bizim algıladığımız üç mekansal boyut ve zaman boyutundan çok daha küçük olabilir ve bu yüzden doğrudan gözlemleyemeyiz. Ancak, bu ekstra boyutlar, yerçekimi gibi temel kuvvetler üzerinde etkili olabilir. Özellikle, bazı teoriler, yerçekiminin ekstra boyutlarda “sızdığını” ve bu yüzden diğer temel kuvvetlere göre çok daha zayıf olduğunu öne sürer. Bu, hiyerarşi problemine bir çözüm sunabilir.
Süpersimetri veya teknikolordan bağımsız olarak hiyerarşi problemi için yeni bir çerçeve önerilmektedir. Bu çerçevede, yerçekimi ve gösterge etkileşimleri zayıf ölçekte birleşir, bu da doğanın tek temel kısa mesafe ölçeği olarak alınır. ≥ 1 mm mesafelerde yerçekiminin gözlemlenen zayıflığı, zayıf ölçeğe göre büyük olan n ≥2 yeni kompakt uzamsal boyutların varlığından kaynaklanmaktadır.
Süpersimetri veya teknikolordan bağımsız olarak hiyerarşi problemi için yeni bir çerçeve ile ilgili bilimsel makaleye buradan erişebilirsiniz.
Evrenin Yaşı
Evrenin yaşı, Big Bang teorisine dayanarak hesaplanır. Bu teori, evrenin bir patlama ile başladığını ve o zamandan beri genişlemeye devam ettiğini öne sürer. Evrenin yaşı, genişleme hızını ve evrenin şu anki boyutunu ölçerek belirlenir.
Evrenin yaşı, bir dizi bilimsel gözlem ve ölçümle belirlenmiştir. Bu ölçümler arasında uzak galaksilerin kırmızıya kayması, en eski bilinen yıldız kümelerinin yaşları ve en eski bilinen süpernova kalıntılarının yaşları bulunur.
Ayrıca, evrenin yaşını belirlemek için kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu da kullanılır. Bu radyasyon, Big Bang’in hemen sonrasındaki evrenin kalıntısıdır ve evrenin genişlemesini ve soğumasını izlememizi sağlar.
Tüm bu gözlemler ve ölçümler, evrenin yaşının yaklaşık 13.8 milyar yıl olduğunu gösterir. Bu, evrenin Big Bang’den bu yana ne kadar süre geçtiğini gösterir. Ancak, bu değer bir tahmindir ve belirli bir hata payı içerir. Yani, evrenin kesin yaşı hala tam olarak bilinmemektedir.
Evrenin yaşı 13,5 milyar yıl ise, genişliği nasıl 93 milyar ışık yılı olabiliyor?
Bu, evrenin genişlemesi ve genişleme hızının zamanla değişmesi ile ilgili bir konudur. Evrenin genişlemesi, Big Bang’in hemen ardından başladı ve o zamandan beri devam ediyor. Ancak, genişleme hızı sabit değil. Evrenin genişlemesi, zamanla hızlandı ve bu, evrenin yaşından daha büyük bir genişliğe sahip olmasına neden oldu.
Madde 13,5 milyar yılda nasıl birbirinden 93 milyar ışık yılı uzaklaşabildi?
Evrenin genişlemesi, ışığın seyahat etme hızından daha hızlı olabilir. Bu, evrenin belirli bir bölgesinden gelen ışığın, evren genişledikçe bize ulaşmasının milyarlarca yıl sürebileceği anlamına gelir. Bu nedenle, evrenin genişliği, evrenin yaşı ile ölçülen ışık yılından daha büyük olabilir.
Ayrıca, evrenin genişlemesi, evrendeki her noktanın birbirinden uzaklaşmasına neden olur. Bu, evrenin herhangi iki noktası arasındaki mesafenin zamanla arttığı anlamına gelir. Bu nedenle, evrenin genişlemesi, evrenin yaşı boyunca maddenin birbirinden 93 milyar ışık yılı uzaklaşmasına neden olabilir.
Bu konseptler, genel görelilik teorisi ve kozmoloji alanındaki diğer ileri düzey fizik teorileri ile daha iyi anlaşılabilir. Bu teoriler, evrenin genişlemesini ve evrenin genişliğinin evrenin yaşından daha büyük olmasını açıklar.
Bu konuda yazılmış en güncel bilimsel makaleleri aşağıda verilen bağlantılardan inceleyebilirsiniz.
“Large Magellanic Cloud Cepheid Standards Provide a Foundation for the Determination of the Hubble Constant and Stronger Evidence for Physics beyond ΛCDM” – Bu makale, Hubble sabitinin belirlenmesi için bir temel sağlayan Büyük Magellan Bulutu Cepheid standartlarından bahsediyor. Ayrıca, ΛCDM’nin ötesindeki fizik için daha güçlü kanıtlar sunuyor.
“Phantom Energy: Dark Energy with Causes a Cosmic Doomsday” – Bu makale, karanlık enerjinin (phantom energy) evrenin sonunu getirebileceğini tartışıyor.
“Dark energy constraints from the cosmic age and supernova” – Bu makale, kozmik yaş ve süpernova verilerinden karanlık enerji kısıtlamalarını inceliyor.